JP7127267B2 - Method for producing polymer solution for lithography, method for producing resist composition, and method for producing patterned substrate - Google Patents

Method for producing polymer solution for lithography, method for producing resist composition, and method for producing patterned substrate Download PDF

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本発明はリソグラフィー用重合体溶液の製造方法、該製造方法で得られるリソグラフィー用重合体溶液を用いてレジスト組成物を製造する方法、および該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造する方法に関する。 The present invention provides a method for producing a polymer solution for lithography, a method for producing a resist composition using the polymer solution for lithography obtained by the production method, and a substrate having a pattern formed thereon using the resist composition. It relates to a method of manufacturing.

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。
例えば、KrFエキシマレーザー(波長:248nm)、ArFエキシマレーザー(波長:193nm)またはEUV(波長:13.5nm)の照射光を用いたリソグラフィー技術や、電子線リソグラフィー技術が研究されている。
2. Description of the Related Art In recent years, resist patterns formed in the manufacturing process of semiconductor devices, liquid crystal devices, etc. have been rapidly miniaturized due to advances in lithography technology. As a technique for miniaturization, there is shortening of the wavelength of irradiation light.
For example, lithography techniques using KrF excimer laser (wavelength: 248 nm), ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) or EUV (wavelength: 13.5 nm), and electron beam lithography techniques are being studied.

短波長の照射光また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感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」の改良および開発が進められている。
例えば、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。該アクリル系重合体としては、例えば、エステル部にアダマンタン骨格を有する(メタ)アクリル酸エステルとエステル部にラクトン骨格を有する(メタ)アクリル酸エステルとの重合体が提案されている(特許文献1等)。
また、露光時に基板からの反射を防ぐ役割を果たすため、露光光に対する光線透過率が低い反射防止膜の開発が進められており、アクリル系重合体を用いた反射防止膜が提案されている(特許文献2、3等)。
As a highly sensitive resist composition used for forming a resist pattern using a short-wavelength irradiation light or an electron beam, improvement and development of a "chemically amplified resist composition" containing a photoacid generator are underway. .
For example, as a chemically amplified resist polymer used in ArF excimer laser lithography, an acrylic polymer transparent to light with a wavelength of 193 nm has attracted attention. As the acrylic polymer, for example, a polymer of a (meth)acrylic acid ester having an adamantane skeleton in the ester portion and a (meth)acrylic acid ester having a lactone skeleton in the ester portion has been proposed (Patent Document 1 etc).
In addition, in order to prevent reflection from the substrate during exposure, the development of an antireflection film with low light transmittance for exposure light is underway, and an antireflection film using an acrylic polymer has been proposed ( Patent Documents 2, 3, etc.).

特許文献4、5には、レジスト用重合体溶液の異物経時特性を向上させ、レジストパターン形成時のパターン欠陥を低減させる方法として特定の重合体固形分に調整した重合体溶液をフィルターでろ過してレジスト用重合体を精製する製造方法が提案されている。 In Patent Documents 4 and 5, as a method for improving foreign matter aging characteristics of a resist polymer solution and reducing pattern defects during resist pattern formation, a polymer solution adjusted to a specific polymer solid content is filtered with a filter. A manufacturing method has been proposed in which a resist polymer is purified by

特開平10-319595号公報JP-A-10-319595 特開2003-295456号公報JP-A-2003-295456 特開2004-31569号公報JP-A-2004-31569 特開2005-189789号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-189789 特開2006-83214号公報JP 2006-83214 A

近年、レジストパターンの微細化が進み、優れたレジストパターンプロファイルを得るためには、レジスト用重合体溶液中の異物をできるだけ少なくすることが望ましいが、従来の方法では必ずしも充分とは言えない。 In recent years, the miniaturization of resist patterns has progressed, and in order to obtain an excellent resist pattern profile, it is desirable to reduce foreign matter in the resist polymer solution as much as possible, but conventional methods are not necessarily sufficient.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、リソグラフィー用重合体溶液に含まれる異物を低減できる、リソグラフィー用重合体溶液の製造方法、該製造方法で得られるリソグラフィー用重合体溶液を用いてレジスト組成物を製造する方法、および該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to provide a method for producing a composition and a method for producing a patterned substrate using the resist composition.

本発明は以下の態様を有する。
[1]重合溶媒の存在下で単量体を重合させて、重合体を含む重合反応溶液を得る重合工程と、前記重合反応溶液を貧溶媒と混合して、重合体を含む析出物を得る精製工程と、前記析出物を良溶媒に7時間以上かけて溶解させて重合体溶液を得る溶解工程を含む、リソグラフィー用重合体溶液の製造方法。
[2]前記重合体溶液を濃縮して濃縮液を得る濃縮工程を有する、[1]のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。
[3]前記重合体溶液をろ過する第1のろ過工程を有する、[1]のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。
[4]前記重合体溶液をろ過する第1のろ過工程、および前記濃縮液をろ過する第2のろ過工程の少なくとも一方を有する、[2]のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。
[5]前記ろ過で用いるフィルターの孔径が0.1μm以下である、[3]または[4]のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。
[6][1]~[5]のいずれかの製造方法により、リソグラフィー用重合体溶液を製造する工程と、得られたリソグラフィー用重合体溶液と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物とを混合する工程を有する、レジスト組成物の製造方法。
[7][6]の製造方法によりレジスト組成物を製造する工程と、得られたレジスト組成物を基板の被加工面上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に対して、露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程とを含む、パターンが形成された基板の製造方法。
The present invention has the following aspects.
[1] A polymerization step of polymerizing a monomer in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution containing the polymer, and mixing the polymerization reaction solution with a poor solvent to obtain a precipitate containing the polymer. A method for producing a polymer solution for lithography, comprising a purification step and a dissolving step of dissolving the precipitate in a good solvent for 7 hours or more to obtain a polymer solution.
[2] The method for producing a polymer solution for lithography according to [1], comprising a concentration step of concentrating the polymer solution to obtain a concentrate.
[3] The method for producing a polymer solution for lithography of [1], comprising a first filtering step of filtering the polymer solution.
[4] The method for producing a polymer solution for lithography according to [2], comprising at least one of a first filtration step of filtering the polymer solution and a second filtration step of filtering the concentrate.
[5] The method for producing a polymer solution for lithography according to [3] or [4], wherein the filter used for filtration has a pore size of 0.1 μm or less.
[6] A step of producing a polymer solution for lithography by the production method of any one of [1] to [5], and generating an acid by irradiating the obtained polymer solution for lithography with actinic rays or radiation. A method for producing a resist composition, comprising the step of mixing with a compound.
[7] A step of producing a resist composition by the production method of [6], a step of applying the obtained resist composition on a surface to be processed of a substrate to form a resist film, and 1. A method of manufacturing a patterned substrate, comprising the steps of exposing and developing the exposed resist film using a developer.

本発明のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法によれば、溶液中の異物が少ないリソグラフィー用重合体溶液が得られる。
本発明のレジスト組成物の製造方法によれば、欠陥の少ないレジストパターンを形成できるレジスト組成物が得られる。
本発明の基板の製造方法によれば、高精度の微細レジストパターンを安定して形成できる。
According to the method for producing a polymer solution for lithography of the present invention, a polymer solution for lithography containing less foreign substances can be obtained.
According to the method for producing a resist composition of the present invention, a resist composition capable of forming a resist pattern with few defects can be obtained.
According to the substrate manufacturing method of the present invention, a highly accurate fine resist pattern can be stably formed.

実施例および比較例の結果を示すグラフである。4 is a graph showing the results of Examples and Comparative Examples.

本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリロイルオキシ」は、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシを意味する。 As used herein, "(meth)acrylic acid" means acrylic acid or methacrylic acid, and "(meth)acryloyloxy" means acryloyloxy or methacryloyloxy.

本発明の実施形態を説明する。
≪リソグラフィー用重合体溶液≫
本実施形態のリソグラフィー用重合体溶液(単に「重合体溶液」ということもある。)は、リソグラフィー用重合体と良溶媒を含む。
Embodiments of the present invention will be described.
≪Polymer solution for lithography≫
The polymer solution for lithography (sometimes simply referred to as "polymer solution") of the present embodiment contains a polymer for lithography and a good solvent.

<リソグラフィー用重合体>
本実施形態におけるリソグラフィー用重合体(単に「重合体」ということもある。)は、リソグラフィー工程に用いられる重合体であれば、特に限定されずに適用することができる。例えば、レジスト膜の形成に用いられるレジスト用重合体、レジスト膜の上層に形成される反射防止膜(TARC)、またはレジスト膜の下層に形成される反射防止膜(BARC)の形成に用いられる反射防止膜用重合体、ギャップフィル膜の形成に用いられるギャップフィル膜重合体、トップコート膜の形成に用いられるトップコート膜用重合体が挙げられる。
<Polymer for lithography>
The polymer for lithography (sometimes simply referred to as "polymer") in the present embodiment can be applied without particular limitation as long as it is a polymer used in the lithography process. For example, a resist polymer used to form a resist film, an anti-reflective coating (TARC) formed on the upper layer of the resist film, or a reflective polymer used to form an anti-reflective coating (BARC) formed on the lower layer of the resist film Polymers for preventing films, polymers for gap fill films used for forming gap fill films, and polymers for top coat films used for forming top coat films can be mentioned.

レジスト用重合体の例としては、酸脱離性基を有する構成単位の1種以上と、極性基を有する構成単位の1種以上とを含む共重合体が挙げられる。
反射防止膜用重合体の例としては、吸光性基を有する構成単位と、レジスト膜と混合を避けるため、硬化剤などと反応して硬化可能なアミノ基、アミド基、ヒドロキシル基、エポキシ基等の反応性官能基を有する構成単位とを含む共重合体が挙げられる。吸光性基とは、レジスト組成物中の感光成分が感度を有する波長領域の光に対して、高い吸収性能を有する基であり、具体例としては、アントラセン環、ナフタレン環、ベンゼン環、キノリン環、キノキサリン環、チアゾール環等の環構造(任意の置換基を有していてもよい。)を有する基が挙げられる。特に、照射光として、KrFレーザ光が用いられる場合には、アントラセン環又は任意の置換基を有するアントラセン環が好ましく、ArFレーザ光が用いられる場合には、ベンゼン環又は任意の置換基を有するベンゼン環が好ましい。
Examples of resist polymers include copolymers containing one or more structural units having an acid-labile group and one or more structural units having a polar group.
Examples of polymers for antireflection films include constitutional units having light-absorbing groups, and amino groups, amide groups, hydroxyl groups, epoxy groups, etc. that can be cured by reacting with a curing agent to avoid mixing with the resist film. and a structural unit having a reactive functional group. The light-absorbing group is a group having high absorption performance with respect to light in the wavelength region to which the photosensitive component in the resist composition is sensitive, and specific examples thereof include anthracene ring, naphthalene ring, benzene ring, and quinoline ring. , a quinoxaline ring, a group having a ring structure (which may have an arbitrary substituent) such as a thiazole ring. In particular, when KrF laser light is used as the irradiation light, an anthracene ring or an anthracene ring having an arbitrary substituent is preferable, and when ArF laser light is used, a benzene ring or benzene having an arbitrary substituent A ring is preferred.

上記任意の置換基としては、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシ基、カルボニル基、エステル基、アミノ基、又はアミド基等が挙げられる。これらのうち、吸光性基として、保護された又は保護されていないフェノール性水酸基を有するものが、良好な現像性・高解像性の観点から好ましい。上記吸光性基を有する構成単位・単量体として、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、p-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the optional substituents include a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, an ester group, an amino group, an amide group, and the like. Among these, those having a protected or unprotected phenolic hydroxyl group as a light absorbing group are preferred from the viewpoint of good developability and high resolution. Examples of structural units/monomers having a light-absorbing group include benzyl (meth)acrylate and p-hydroxyphenyl (meth)acrylate.

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

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

(ラクトン骨格を有する構成単位・単量体)
ラクトン骨格としては、例えば、4~20員環程度のラクトン骨格が挙げられる。ラクトン骨格は、ラクトン環のみの単環であってもよく、ラクトン環に脂肪族または芳香族の炭素環または複素環が縮合していてもよい。
重合体がラクトン骨格を有する構成単位を含む場合、その含有量は、基板等への密着性の点から、全構成単位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、感度および解像度の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
(Structural unit/monomer having a lactone skeleton)
Examples of the lactone skeleton include lactone skeletons having about 4- to 20-membered rings. The lactone skeleton may be a monocyclic lactone ring only, or the lactone ring may be condensed with an aliphatic or aromatic carbocyclic or heterocyclic ring.
When the polymer contains a structural unit having a lactone skeleton, the content thereof is preferably 20 mol% or more, preferably 25 mol% or more, of the total structural units (100 mol%) from the viewpoint of adhesion to a substrate or the like. is more preferred. From the viewpoint of sensitivity and resolution, it is preferably 60 mol % or less, more preferably 55 mol % or less, and even more preferably 50 mol % or less.

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

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

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

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

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

[酸脱離性基を有する構成単位]
レジスト用重合体は、レジスト用途に用いるために上述した極性基を有する構成単位以外に酸脱離性基を有する構成単位を有することが好ましく、この他に、必要に応じて公知の構成単位を有していてもよい。
「酸脱離性基」とは、酸により開裂する結合を有する基であり、該結合の開裂により酸脱離性基の一部または全部が重合体の主鎖から脱離する基である。
レジスト用組成物において、酸脱離性基を有する構成単位を有する重合体は、酸成分と反応してアルカリ性溶液に可溶となり、レジストパターン形成を可能とする作用を奏する。
酸脱離性基を有する構成単位の割合は、感度および解像度の点から、重合体を構成する全構成単位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、基板等への密着性の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
[Structural Unit Having Acid Leaving Group]
The resist polymer preferably has a structural unit having an acid-leaving group in addition to the structural unit having a polar group described above for use in resist applications, and may optionally contain known structural units. may have.
An "acid-leaving group" is a group having a bond that is cleaved by an acid, and a part or all of the acid-leaving group is cleaved from the main chain of the polymer by cleaving the bond.
In a resist composition, a polymer having a structural unit having an acid-leaving group reacts with an acid component to become soluble in an alkaline solution, thereby enabling formation of a resist pattern.
From the viewpoint of sensitivity and resolution, the proportion of structural units having an acid-leaving group is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, of the total structural units (100 mol%) constituting the polymer. . From the viewpoint of adhesion to a substrate or the like, it is preferably 60 mol % or less, more preferably 55 mol % or less, and even more preferably 50 mol % or less.

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

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

<良溶媒>
リソグラフィー用重合体溶液の製造において用いられる良溶媒としては、例えば、下記のものが挙げられる。
エーテル類:鎖状エーテル(ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGME」と記す。)等。)、環状エーテル(テトラヒドロフラン(以下、「THF」と記す。)、1,4-ジオキサン等。)等。
エステル類:酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と記す。)、γ-ブチロラクトン等。
ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と記す。)、メチルイソブチルケトン(以下、「MIBK」と記す。)、シクロヘキサノン等。
アミド類:N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等。
スルホキシド類:ジメチルスルホキシド等。
芳香族炭化水素:ベンゼン、トルエン、キシレン等。
脂肪族炭化水素:ヘキサン等。
脂環式炭化水素:シクロヘキサン等。
リソグラフィー用重合体溶液中の良溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Good solvent>
Examples of good solvents used in the production of polymer solutions for lithography include the following.
Ethers: Chain ethers (diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (hereinafter referred to as "PGME"), etc.), cyclic ethers (tetrahydrofuran (hereinafter referred to as "THF"), 1,4-dioxane, etc. )etc.
Esters: methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as "PGMEA"), γ-butyrolactone and the like.
Ketones: acetone, methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as "MEK"), methyl isobutyl ketone (hereinafter referred to as "MIBK"), cyclohexanone and the like.
Amides: N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide and the like.
Sulfoxides: dimethylsulfoxide and the like.
Aromatic hydrocarbons: benzene, toluene, xylene and the like.
Aliphatic hydrocarbon: hexane and the like.
Alicyclic hydrocarbons: cyclohexane and the like.
The good solvent in the polymer solution for lithography may be used singly or in combination of two or more.

≪リソグラフィー用重合体溶液の製造方法≫
本実施形態のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法は、重合溶媒の存在下で単量体を重合させて、重合体を含む重合反応溶液を得る重合工程と、得られた重合反応溶液から重合体を析出させる精製工程と、重合体を含む析出物を良溶媒に溶解させる溶解工程とを有する。
<<Method for producing polymer solution for lithography>>
The method for producing a polymer solution for lithography according to the present embodiment includes a polymerization step of polymerizing a monomer in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution containing a polymer, and and a dissolving step of dissolving the precipitate containing the polymer in a good solvent.

[重合工程]
重合方法として、重合溶媒の存在下で、重合開始剤を使用して単量体をラジカル重合させる溶液重合法を用いることができる。
重合溶媒としては、前記良溶媒として挙げたものが使用できる。
[Polymerization step]
As a polymerization method, a solution polymerization method can be used in which monomers are radically polymerized using a polymerization initiator in the presence of a polymerization solvent.
As the polymerization solvent, those mentioned as the good solvent can be used.

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。
これらの重合開始剤の、分解温度に応じた使用適性温度は50~150℃の範囲内にある。
As the polymerization initiator, those that efficiently generate radicals by heat are preferred. For example, azo compounds (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.).
The temperature suitable for use of these polymerization initiators is in the range of 50 to 150° C. depending on the decomposition temperature.

重合工程では、重合容器内に重合溶媒、重合開始剤、および単量体を供給し、所定の重合温度に保持してラジカル重合反応を行うことが好ましい。
単量体および重合開始剤の重合容器への供給は、連続供給であってもよく、滴下供給であってもよい。製造ロットの違いによる平均分子量、分子量分布等のばらつきが小さく、再現性のある重合体が簡便に得られる点から、単量体および重合開始剤を重合容器内に滴下する滴下重合法が好ましい。
In the polymerization step, it is preferable to feed a polymerization solvent, a polymerization initiator, and a monomer into a polymerization vessel and maintain a predetermined polymerization temperature to carry out a radical polymerization reaction.
The supply of the monomers and the polymerization initiator to the polymerization vessel may be continuous supply or dropwise supply. A dropping polymerization method in which a monomer and a polymerization initiator are added dropwise into a polymerization vessel is preferred because variations in average molecular weight, molecular weight distribution, etc. due to differences in production lots are small and reproducible polymers can be easily obtained.

滴下重合法においては、重合容器内を所定の重合温度まで温調した後、単量体および重合開始剤を、それぞれ独立に、または任意の組み合わせで、重合容器内に滴下する。
単量体は、単量体のみで滴下してもよく、単量体を重合溶媒に溶解させた単量体溶液として滴下してもよい。
重合溶媒及び/又は単量体をあらかじめ重合容器に仕込んでもよい。
重合開始剤は、単量体に直接に溶解させてもよく、単量体溶液に溶解させてもよく、重合溶媒のみに溶解させてもよい。
単量体および重合開始剤は、同じ貯槽内で混合した後、重合容器中に滴下してもよく;それぞれ独立した貯槽から重合容器中に滴下してもよく;それぞれ独立した貯槽から重合容器に供給する直前で混合し、重合容器中に滴下してもよい。
単量体および重合開始剤は、一方を先に滴下した後、遅れて他方を滴下してもよく、両方を同じタイミングで滴下してもよい。
滴下速度は、滴下終了まで一定であってもよく、単量体または重合開始剤の消費速度に応じて、多段階に変化させてもよい。
滴下は、連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。
重合温度は、重合開始剤の使用適性温度の範囲内に設定することが好ましい。例えば50~150℃が好ましい。
In the dropping polymerization method, the inside of the polymerization vessel is temperature-controlled to a predetermined polymerization temperature, and then the monomers and the polymerization initiator are dropped into the polymerization vessel independently or in any combination.
The monomer may be added dropwise as a monomer alone, or may be added dropwise as a monomer solution in which the monomer is dissolved in a polymerization solvent.
A polymerization solvent and/or a monomer may be charged in advance into the polymerization vessel.
The polymerization initiator may be dissolved directly in the monomer, dissolved in the monomer solution, or dissolved only in the polymerization solvent.
The monomer and the polymerization initiator may be mixed in the same reservoir and then dropped into the polymerization vessel; they may be dropped into the polymerization vessel from separate storage tanks; and from separate storage tanks into the polymerization vessel. They may be mixed just before feeding and added dropwise into the polymerization vessel.
One of the monomers and the polymerization initiator may be dropped first and then the other may be dropped later, 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 polymerization initiator.
Dropping may be performed continuously or intermittently.
The polymerization temperature is preferably set within the temperature range suitable for use of the polymerization initiator. For example, 50 to 150°C is preferred.

溶液重合法において、重合反応が行われる反応液の粘度は、単量体の重合反応が進むにしたがって上昇する。反応液の粘度が高くなりすぎると、重合反応が急速に進行する、いわゆる暴走反応が生じるおそれがある。
本明細書において、重合溶媒の存在下で単量体を重合反応させた状態の反応液を、重合反応溶液という。重合反応溶液には重合反応により生成した重合体が含まれる。
重合反応溶液の粘度は、重合反応に用いる重合溶媒の量が多いと低くなり、重合溶媒の使用量が少ないと高くなる。重合反応に用いる重合溶媒の量は、上記の暴走反応が生じない程度に反応液の粘度が低くなるように設定すればよく、重合溶媒の使用量が多いほど製造効率が悪くなる。
また、重合反応溶液の粘度は溶媒を用いて希釈することで任意の粘度に調整することができる。希釈溶媒の具体例としては1,4-ジオキサン、アセトン、THF、MEK、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、MIBK、γ-ブチロラクトン、PGMEA、PGME、乳酸エチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、水、ヘキサン、ヘプタン、ジイソプロピルエーテル、またはそれらの混合溶媒等を挙げることができる。
重合反応溶液の25℃における粘度は、製造効率の点からは25mPa・s以上が好ましく、50mPa・s以上がより好ましく、100mPa・s以上、更には150mPa・s以上が特に好ましい。該重合反応溶液の粘度の上限は、前記暴走反応が生じない範囲であればよく、例えば10,000mPa・s以下が好ましく、9,000mPa・s以下がより好ましい。
溶媒による希釈は重合工程中の任意のタイミングで行うことができる。
In the solution polymerization method, the viscosity of the reaction liquid in which the polymerization reaction is performed increases as the polymerization reaction of the monomer proceeds. If the viscosity of the reaction solution becomes too high, a so-called runaway reaction, in which the polymerization reaction proceeds rapidly, may occur.
In the present specification, a reaction solution in which monomers are polymerized in the presence of a polymerization solvent is referred to as a polymerization reaction solution. The polymerization reaction solution contains the polymer produced by the polymerization reaction.
The viscosity of the polymerization reaction solution decreases when the amount of the polymerization solvent used in the polymerization reaction is large, and increases when the amount of the polymerization solvent used is small. The amount of the polymerization solvent used in the polymerization reaction may be set so that the viscosity of the reaction solution is low enough to prevent the above-mentioned runaway reaction from occurring.
Further, the viscosity of the polymerization reaction solution can be adjusted to an arbitrary viscosity by diluting it with a solvent. Specific examples of diluent solvents include 1,4-dioxane, acetone, THF, MEK, cyclopentanone, cyclohexanone, MIBK, γ-butyrolactone, PGMEA, PGME, ethyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, methanol, ethanol, and isopropyl. Examples include alcohol, water, hexane, heptane, diisopropyl ether, and mixed solvents thereof.
From the viewpoint of production efficiency, the viscosity of the polymerization reaction solution at 25° C. is preferably 25 mPa·s or more, more preferably 50 mPa·s or more, 100 mPa·s or more, and particularly preferably 150 mPa·s or more. The upper limit of the viscosity of the polymerization reaction solution may be any range in which the runaway reaction does not occur, and is preferably 10,000 mPa·s or less, more preferably 9,000 mPa·s or less.
Dilution with a solvent can be performed at any timing during the polymerization process.

重合工程において予め設定された重合時間だけ所定の重合温度に保持してラジカル重合反応を行った後、重合反応を停止させて重合反応溶液を得る。
ラジカル重合反応は、開始反応、生長反応、停止反応、連鎖移動反応の4つの素反応からなる連鎖機構で重合が進行し、生成する重合体の分子量は各素反応の速度と機構によって決められる。生長反応速度は単量体濃度およびラジカル濃度の積に比例し、停止反応はラジカル濃度の2乗に比例する。
本明細書において「重合反応を停止させる」とは、重合開始剤の分解によるラジカルの発生量が、開始反応および生長反応を引き起こさない程度に充分少なくなる状態にすることを意味する。
重合反応を停止させる手法は反応液を冷却させる工程が一般的に用いられるが、重合禁止剤や酸素といったラジカル捕捉剤を投入することによって停止させることもできる。
In the polymerization step, a predetermined polymerization temperature is maintained for a preset polymerization time to carry out a radical polymerization reaction, and then the polymerization reaction is terminated to obtain a polymerization reaction solution.
Radical polymerization proceeds through a chain mechanism consisting of four elementary reactions, initiation reaction, propagation reaction, termination reaction, and chain transfer reaction, and the molecular weight of the resulting polymer is determined by the rate and mechanism of each elementary reaction. The propagation rate is proportional to the product of the monomer concentration and the radical concentration, and the termination rate is proportional to the square of the radical concentration.
As used herein, the phrase "to terminate the polymerization reaction" means to bring about a state in which the amount of radicals generated by decomposition of the polymerization initiator is sufficiently reduced to the extent that initiation and propagation reactions do not occur.
As a technique for stopping the polymerization reaction, a step of cooling the reaction solution is generally used, but the polymerization reaction can also be stopped by adding a radical scavenger such as a polymerization inhibitor or oxygen.

[精製工程]
重合工程で得られた重合反応溶液を、貧溶媒と混合し(好ましくは貧溶媒中に滴下し)、重合反応溶液中の重合体を析出させる。この工程は、再沈殿と呼ばれ、重合反応溶液中に残存する未反応単量体、重合開始剤等の不純物を取り除くために非常に有効である。未反応単量体は、そのまま残存しているとレジスト組成物として用いた場合に感度が低下するため、できるだけ取り除くことが好ましい。
貧溶媒は、未反応の単量体、重合開始剤等を効率的に取り除くことができる点で、メタノール、イソプロピルアルコール、ジイソプロピルエーテル、ヘプタン、または水が好ましい。貧溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
重合反応溶液を貧溶媒中に滴下する際の貧溶媒の量は、特に限定されないが、未反応単量体をより低減しやすい点で、重合反応溶液と同質量以上が好ましく、質量基準で3倍以上が好ましく、4倍以上がより好ましく、5倍以上がさらに好ましく、6倍以上が特に好ましい。上限は、使用する貧溶媒の量が多過ぎず、生産性を低下させない点で、質量基準で10倍以下が好ましい。
[Purification process]
The polymerization reaction solution obtained in the polymerization step is mixed with a poor solvent (preferably dropped into the poor solvent) to precipitate the polymer in the polymerization reaction solution. This step is called reprecipitation, and is very effective for removing impurities such as unreacted monomers and polymerization initiators remaining in the polymerization reaction solution. If the unreacted monomer remains as it is, the sensitivity of the resist composition is lowered, so it is preferable to remove the unreacted monomer as much as possible.
The poor solvent is preferably methanol, isopropyl alcohol, diisopropyl ether, heptane, or water because it can efficiently remove unreacted monomers, polymerization initiators, and the like. The poor solvent may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the poor solvent when dropping the polymerization reaction solution into the poor solvent is not particularly limited, but is preferably equal to or more than the same mass as the polymerization reaction solution in that the amount of unreacted monomers can be more easily reduced. It is preferably at least 4 times, more preferably at least 4 times, further preferably at least 5 times, and particularly preferably at least 6 times. The upper limit is preferably 10 times or less on the basis of mass from the viewpoint that the amount of the poor solvent to be used is not too large and productivity is not lowered.

その後、貧溶媒中の析出物をろ別することにより、目的の重合体を含む析出物が湿粉の状態で得られる。析出物中の単量体含有量は少ないほど好ましい。 After that, the precipitate containing the target polymer is obtained in the state of wet powder by filtering the precipitate in the poor solvent. The smaller the monomer content in the precipitate, the better.

貧溶媒中の析出物をろ別して得られた湿粉を、再び貧溶媒に分散させて重合体分散液とした後にろ別する操作を繰り返すこともできる。この工程は、リスラリ工程と呼ばれ、湿粉中に残存する未反応の単量体、重合開始剤等の不純物をより低減させるために有効である。
重合体を高い生産性を維持したまま取得できる点では、リスラリ工程を行わず、再沈殿工程のみで精製を行うことが好ましい。
The wet powder obtained by filtering off the precipitate in the poor solvent may be dispersed again in the poor solvent to obtain a polymer dispersion, and then filtering may be repeated. This step is called a reslurry step, and is effective for further reducing impurities such as unreacted monomers and polymerization initiators remaining in the wet powder.
From the point of view that the polymer can be obtained while maintaining high productivity, it is preferable to carry out the purification only by the reprecipitation step without performing the reslurry step.

[溶解工程]
精製工程で得られた、重合体を含む析出物を、良溶媒に溶解させて重合体溶液を得る。得られた重合体溶液はリソグラフィー用重合体溶液として使用できる。
析出物は、湿粉の状態で良溶媒に溶解させてもよく、湿粉を濃縮して低沸点化合物を除去した濃縮湿粉を良溶媒に溶解させてもよい。または、湿粉を乾燥させた乾燥粉末の状態で良溶媒に溶解させてもよい。析出物を良溶媒に溶解させる際に、保存安定剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
[Dissolving process]
A polymer-containing precipitate obtained in the purification step is dissolved in a good solvent to obtain a polymer solution. The polymer solution obtained can be used as a polymer solution for lithography.
The precipitate may be dissolved in a good solvent in the state of wet powder, or the concentrated wet powder obtained by concentrating the wet powder to remove low boiling point compounds may be dissolved in a good solvent. Alternatively, the dry powder obtained by drying the wet powder may be dissolved in a good solvent. When dissolving the precipitate in the good solvent, additives such as a storage stabilizer may be added as appropriate.

具体的には、良溶媒と析出物とを混合して溶解させる。良溶媒と析出物との混合を開始した時点から、得られた重合体溶液を次工程に使用するまでの時間を溶解時間とする。次工程としては、後述のろ過工程または濃縮工程が挙げられる。
例えば、良溶媒に析出物を投入し、溶解時間の開始から終了まで連続的に撹拌して溶解させてもよく、断続的に撹拌して溶解させてもよい。断続的に撹拌する場合、良溶媒に析出物を投入した直後に撹拌を行い、その後は、静置してもよく、もしくは静置の1回以上と撹拌の1回以上を交互に行ってもよい。または、良溶媒に析出物を投入した直後に静置し、その後は、連続的に撹拌してもよく、もしくは撹拌の1回以上と静置の1回以上とを交互に行ってもよい。
溶解時間は7時間以上とする。溶解時間を7時間以上とすることにより、重合体の溶解性を充分に向上させることができる。7時間を超えると重合体の溶解性の向上は緩やかになる。溶解時間の上限は特に限定されないが、製造効率の点からは、30時間以下が好ましく、20時間以下がより好ましい。
Specifically, the good solvent and the precipitate are mixed and dissolved. The dissolution time is defined as the time from the start of mixing of the good solvent and the precipitate to the use of the resulting polymer solution in the next step. The next step includes a filtration step or a concentration step, which will be described later.
For example, the precipitate may be put into a good solvent and dissolved by continuous stirring from the start to the end of the dissolution time, or may be dissolved by intermittent stirring. In the case of intermittent stirring, stirring may be performed immediately after adding the precipitate to the good solvent, and then the mixture may be allowed to stand still, or one or more times of standing and one or more times of stirring may be alternately performed. good. Alternatively, the precipitate may be allowed to stand immediately after being put into a good solvent, and then stirred continuously, or one or more times of stirring and one or more times of standing may be alternately performed.
The dissolution time should be 7 hours or longer. By setting the dissolution time to 7 hours or more, the solubility of the polymer can be sufficiently improved. Over 7 hours, the improvement in polymer solubility slows down. Although the upper limit of the dissolution time is not particularly limited, it is preferably 30 hours or less, more preferably 20 hours or less, from the viewpoint of production efficiency.

撹拌手段は、撹拌翼を備えた撹拌機を用いることができる。撹拌翼の形状は特に限定されず、アンカー翼、パドル翼、プロペラ翼、タービン翼、エッジドタービン翼、リボン翼等が例示できる。また、住友重機会工業社製のマックスブレンド(登録商標)翼も使用できる。
撹拌翼の回転数は、例えば1~1000rpmが好ましく、2~500がより好ましく、3~100がさらに好ましい。
As the stirring means, a stirrer equipped with stirring blades can be used. The shape of the stirring blade is not particularly limited, and examples thereof include anchor blades, paddle blades, propeller blades, turbine blades, edged turbine blades, and ribbon blades. Maxblend (registered trademark) blades manufactured by Sumitomo Heavy Industries Co., Ltd. can also be used.
The rotational speed of the stirring blade is, for example, preferably 1-1000 rpm, more preferably 2-500, even more preferably 3-100.

[濃縮工程]
溶解工程で得られる重合体溶液を、濃縮して低沸点化合物を除去してもよい。得られた濃縮液はリソグラフィー用重合体溶液として使用できる。
[Concentration step]
The polymer solution obtained in the dissolution step may be concentrated to remove low boiling point compounds. The concentrate obtained can be used as a polymer solution for lithography.

[ろ過工程]
溶解工程で得られる重合体溶液をろ過(第1のろ過工程ともいう。)して、重合体溶液中の異物を除去することが好ましい。
前記濃縮工程を行う場合、濃縮前の重合体溶液をろ過(第1のろ過工程)してもよく、濃縮液をろ過(第2のろ過工程ともいう。)してもよい。少なくとも一方を行うことが好ましく、両方行ってもよい。
[Filtration process]
It is preferable to filter the polymer solution obtained in the dissolving step (also referred to as a first filtering step) to remove foreign substances in the polymer solution.
When performing the concentration step, the polymer solution before concentration may be filtered (first filtration step), or the concentrated solution may be filtered (also referred to as a second filtration step). It is preferable to perform at least one, and both may be performed.

以下は、第1のろ過工程と第2のろ過工程において共通である。
ろ過工程では、重合体溶液を、孔径が0.1μm以下のフィルターに通液させことが好ましい。
ろ過中のろ過差圧は特に制限されないが、低すぎるとろ過速度が遅くなって生産性が落ちるため、10kPa以上が好ましく、20kPa以上がより好ましい。
ろ過差圧とは、フィルターに通液する重合体溶液の、ろ過膜に通液する前の重合体溶液にかかる圧力から通液後の重合体溶液にかかる圧力の値を引いた値のことである。通常、ろ過膜の通過抵抗があり通液する前の圧力が高くなるのでろ過前後の差圧は正の数値となる。
ろ過差圧が上記下限値以上であると、ろ過効率に優れる。ろ過効率(単位:%)とは、下式(1)で求められる値のことである。
(ろ過前の粒子数-ろ過後の粒子数)/ろ過前の粒子数×100 ・・・ (1)
The following are common to the first filtration step and the second filtration step.
In the filtration step, the polymer solution is preferably passed through a filter having a pore size of 0.1 μm or less.
The filtration differential pressure during filtration is not particularly limited, but if it is too low, the filtration rate will slow down and the productivity will drop, so it is preferably 10 kPa or more, more preferably 20 kPa or more.
Filtration differential pressure is the value obtained by subtracting the pressure applied to the polymer solution after passing through the filter from the pressure applied to the polymer solution before passing through the filtration membrane. be. Normally, the pressure before and after the filtration is high due to the passage resistance of the filtration membrane, so the differential pressure before and after the filtration is a positive value.
Filtration efficiency is excellent in the filtration differential pressure being more than the said lower limit. Filtration efficiency (unit: %) is a value obtained by the following formula (1).
(Number of particles before filtration - Number of particles after filtration) / Number of particles before filtration x 100 (1)

フィルターのろ過膜は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン重合体;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46等のポリアミド重合体等を含む重合体からなるろ過膜を挙げることができる。
重合反応で副生する、目的とする重量平均分子量よりも高分子量の重合体や共重合組成の偏った溶解性に乏しい重合体を効率的に除去することができる点で、極性基としてアミド結合を有するポリアミド重合体を含むろ過膜を有するフィルターを用いることが好ましい。
フィルターの形状は公知のものを用いることができ、例えば、ディスクタイプ、カートリッジタイプ等の容器内にろ過膜が収納されたものを使用することができる。フィルターは同一、もしくは異なる材質のろ過膜を複数有していてもよい。
フィルターの表面積、重合体溶液の温度、および通液させる際の流速は重合体溶液の量、粘度等により適宜調整することが好ましい。
The filtration membrane of the filter is, for example, a fluoropolymer such as PTFE (polytetrafluoroethylene); a polyolefin polymer such as polyethylene and polypropylene; a polyamide polymer such as nylon 6, nylon 66 and nylon 46. Mention may be made of membranes.
Amide bond as a polar group in that it can efficiently remove polymers with a higher molecular weight than the target weight average molecular weight and poorly soluble polymers with a biased copolymer composition, which are by-produced in the polymerization reaction. It is preferred to use a filter having a filtration membrane comprising a polyamide polymer having
As for the shape of the filter, a known one can be used, and for example, a disk-type, cartridge-type, or other container in which a filtration membrane is housed can be used. The filter may have a plurality of filtration membranes made of the same or different materials.
It is preferable that the surface area of the filter, the temperature of the polymer solution, and the flow rate when passing the solution are appropriately adjusted according to the amount, viscosity, and the like of the polymer solution.

フィルターのろ過を二段階以上に分けて行うこともできる。また、一度ろ過した重合体溶液を再び同じフィルターに繰り返し通液させてろ過することもできる。
ろ過を二段階以上に分けて行う場合、第一段階のろ過と第二段階以上のろ過では、フィルターの孔径と材質を任意に組み合わせて用いることができる。フィルターの目詰まりによるろ過性の低下を防ぐ点で第一段階のろ過フィルターに最も孔径が大きなフィルターを用い、第二段階以降に進むにつれ、孔径の小さなフィルターを用いることが好ましい。
Filtration by the filter can also be performed in two or more steps. Alternatively, the polymer solution that has been filtered once can be repeatedly passed through the same filter for filtration.
When the filtration is performed in two or more stages, the pore size and material of the filter can be arbitrarily combined in the first stage of filtration and the second stage or more of the filtration. It is preferable to use a filter with the largest pore size in the first stage, and use filters with smaller pore sizes in the second and subsequent stages, in order to prevent deterioration of filterability due to clogging of the filter.

≪レジスト組成物の製造方法≫
リソグラフィー用重合体溶液と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を混合してレジスト組成物を製造する。具体的には、リソグラフィー用重合体溶液に、必要に応じてレジスト溶媒を加え、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を添加して溶解させる。
レジスト溶媒としては、上記に良溶媒として挙げた溶媒を用いることができる。
<<Method for producing resist composition>>
A resist composition is produced by mixing a polymer solution for lithography and a compound that generates an acid upon exposure to actinic rays or radiation. Specifically, a resist solvent is added, if necessary, to the polymer solution for lithography, and a compound that generates an acid upon exposure to actinic rays or radiation is added and dissolved.
As the resist solvent, the solvents listed above as good solvents can be used.

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物は、化学増幅型レジスト組成物の光酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択できる。光酸発生剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。
光酸発生剤の使用量は、重合体100質量部に対して、0.1~20質量部が好ましく、0.5~10質量部がより好ましい。
The compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation can be arbitrarily selected from those that can be used as photoacid generators for chemically amplified resist compositions. The photoacid generators may be used singly or in combination of two or more.
Examples of photoacid generators include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonate ester compounds, quinonediazide compounds, and diazomethane compounds.
The amount of the photoacid generator used is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer.

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

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

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。 The resist composition may contain various additives such as surfactants, other quenchers, sensitizers, antihalation agents, storage stabilizers and antifoaming agents, if necessary. Any additives known in the art can be used.

<微細パターンが形成された基板の製造方法>
微細パターンが形成された基板の製造方法の一例について説明する。
まず、所望の微細パターンを形成しようとするシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、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、レジスト組成物が塗布された被加工基板を、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥することにより、基板上にレジスト膜を形成する。
ついで、レジスト膜に、フォトマスクを介して、250nm以下の波長の光を照射して潜像を形成する(露光)。照射光としては、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2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。
<Method for producing a substrate having a fine pattern formed>
An example of a method for manufacturing a substrate on which a fine pattern is formed will be described.
First, a resist composition is applied by spin coating or the like to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer on which a desired fine pattern is to be formed. Then, the substrate to be processed coated with the resist composition is dried by baking (pre-baking) or the like to form a resist film on the substrate.
Next, the resist film is irradiated with light having a wavelength of 250 nm or less through a photomask to form a latent image (exposure). The irradiation light is preferably a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an F2 excimer laser, or an EUV excimer laser, and particularly preferably an ArF excimer laser. Moreover, you may irradiate an electron beam.
Further, liquid immersion in which light is irradiated while a high refractive index liquid such as pure water, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, or perfluorotrialkylamine is interposed between the resist film and the final lens of the exposure device. Exposure may be performed.

露光後、適宜熱処理(露光後ベーク、PEB)し、レジスト膜にアルカリ現像液を接触させ、露光部分を現像液に溶解させ、除去する(現像)。アルカリ現像液としては、公知のものが挙げられる。
現像後、基板を純水等で適宜リンス処理する。このようにして被加工基板上にレジストパターンが形成される。
レジストパターンが形成された基板は、適宜熱処理(ポストベーク)してレジストを強化し、レジストのない部分を選択的にエッチングする。
エッチング後、レジストを剥離剤によって除去することによって、微細パターンが形成された基板が得られる。
After the exposure, heat treatment (post-exposure bake, PEB) is applied as appropriate, the resist film is brought into contact with an alkaline developer, and the exposed portion is dissolved in the developer and removed (development). A well-known thing is mentioned as an alkali developing solution.
After development, the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. Thus, a resist pattern is formed on the substrate to be processed.
The substrate on which the resist pattern is formed is appropriately heat-treated (post-baked) to strengthen the resist, and the portions without resist are selectively etched.
After etching, the resist is removed with a stripping agent to obtain a substrate on which a fine pattern is formed.

本発明によれば、後述の実施例に示すように、重合体の溶媒への溶解性に優れ、レジスト組成物に用いたときに良好な感度を示すリソグラフィー用重合体溶液が得られる。
具体的には、重合体を含む析出物を、良溶媒に7時間以上かけて溶解させることにより、重合体溶液中に分散している全粒子に対する、粒径10nm以上の大粒径粒子の割合を充分に低減することができる。すなわち、重合体の溶解性に優れ、溶液中の異物が充分に低減された重合体溶液が得られる。
かかる重合体溶液は、溶液中の異物が充分に低減されているため、フィルターろ過時のろ過時間が短縮される。また、かかる重合体溶液用いたレジスト組成物は、感度に優れる。
According to the present invention, a polymer solution for lithography can be obtained which has excellent solubility in a polymer solvent and exhibits good sensitivity when used in a resist composition, as shown in the examples below.
Specifically, by dissolving the precipitate containing the polymer in a good solvent for 7 hours or longer, the ratio of large particles with a particle size of 10 nm or more to the total particles dispersed in the polymer solution. can be sufficiently reduced. That is, it is possible to obtain a polymer solution having excellent polymer solubility and sufficiently reduced foreign matter in the solution.
Such a polymer solution has sufficiently reduced foreign matters in the solution, so that the filtration time is shortened during filter filtration. Moreover, a resist composition using such a polymer solution has excellent sensitivity.

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

<溶解性の評価方法>
重合体溶液の粒径分布を、希薄系プローブを備えた高感度仕様のFPAR-1000(大塚電子製)を用い測定した。得られた自己相関関数はMarquardt法により解析し、質量換算での粒径分布曲線を得た。得られた質量換算での粒径分布曲線より、粒径10nm以上の大粒径粒子の割合(質量%)を求めた。
<Method for evaluating solubility>
The particle size distribution of the polymer solution was measured using a high-sensitivity FPAR-1000 (manufactured by Otsuka Electronics) equipped with a dilute probe. The obtained autocorrelation function was analyzed by the Marquardt method to obtain a particle size distribution curve in terms of mass. From the obtained particle size distribution curve in terms of mass, the ratio (% by mass) of large particle size particles having a particle size of 10 nm or more was obtained.

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

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

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

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

<例1~例6>
例1~4は比較例、例5、6は実施例である。
<Examples 1 to 6>
Examples 1 to 4 are comparative examples, and Examples 5 and 6 are examples.

(重合工程)
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、滴下漏斗1個、及び温度計を備えたSUS製のフラスコに、PGMEA1740部を入れた。フラスコ内を窒素で置換し、窒素雰囲気を保ったままフラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を攪拌しながら湯浴の温度を上げ、フラスコ内の液の温度を80℃に上げた。
その後、下記混合物1を滴下漏斗より、4時間かけてフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。その後、湯浴の加熱を停止し、湯浴の湯を20℃の水に連続的に置換することにより該フラスコを冷却して重合反応を停止させ、重合体を含む重合反応溶液を得た。
[混合物1]
下記式(m1)の単量体を680部(40mol%)、
下記式(m2)の単量体を936部(40mol%)、
下記式(m3)の単量体を472部(20mol%)、
PGMEA3132部、
ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(和光純薬工業社製、V601(商品名))276部。
(Polymerization process)
1740 parts of PGMEA was placed in a SUS flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer. The inside of the flask was replaced with nitrogen, and the flask was placed in a hot water bath while maintaining the nitrogen atmosphere.
After that, the following mixture 1 was added dropwise into the flask from the dropping funnel over 4 hours, and the temperature was maintained at 80°C for 3 hours. After that, the heating of the hot water bath was stopped, and the hot water in the hot water bath was continuously replaced with water of 20° C. to cool the flask and stop the polymerization reaction, thereby obtaining a polymerization reaction solution containing a polymer.
[Mixture 1]
680 parts (40 mol%) of a monomer of the following formula (m1),
936 parts (40 mol%) of a monomer of the following formula (m2),
472 parts (20 mol%) of a monomer of the following formula (m3),
PGMEA 3132 parts,
Dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V601 (trade name)) 276 parts.

Figure 0007127267000001
Figure 0007127267000001

(精製工程)
次に、重合反応溶液を、7.2倍量(体積基準)の貧溶媒中に、該貧溶媒を攪拌しながら滴下し、重合体(白色の析出物)を沈殿させた。貧溶媒としてはメタノール/水=80/20(vol%)の混合溶媒を用いた。沈殿をろ別して、析出物を湿粉の状態で得た。
本例では、さらにリスラリ工程を行った。具体的には、ろ別して得られた湿粉を、再沈殿工程と同じ量(重合反応溶液の7.2倍量)の貧溶媒に分散させて重合体分散液とした後に、ろ別する操作を行い、固形分濃度46質量%の湿粉(精製後の湿粉)3720部を得た。リスラリ工程では貧溶媒としてメタノール/水=85/15(vol%)の混合溶媒を用いた。
(Refining process)
Next, the polymerization reaction solution was added dropwise to 7.2 times the amount (by volume) of the poor solvent while stirring the poor solvent to precipitate a polymer (white precipitate). A mixed solvent of methanol/water=80/20 (vol %) was used as a poor solvent. The precipitate was filtered off to obtain a precipitate in the form of wet powder.
In this example, a reslurry step was further performed. Specifically, the wet powder obtained by filtration is dispersed in the same amount of poor solvent as in the reprecipitation step (7.2 times the amount of the polymerization reaction solution) to obtain a polymer dispersion, and then filtered. was performed to obtain 3720 parts of wet powder (wet powder after refining) having a solid content concentration of 46% by mass. In the reslurry process, a mixed solvent of methanol/water=85/15 (vol %) was used as a poor solvent.

(溶解工程)
リスラリ工程で得られた湿粉と良溶媒とを混合し、湿粉を溶解させて重合体溶液とした。具体的には、撹拌槽に、湿粉30部とPGMEAの141部とを入れ、25℃に保ちながら、連続的に撹拌して重合体溶液を得た。撹拌は、アンカー翼を備えた攪拌機を用い、撹拌回転数30rpmで行った。撹拌槽に湿粉とPGMEAとを投入した時点から撹拌終了までの溶解時間を表1に示す通りに変更し、撹拌終了後、直ちに上記の溶解性の評価方法で、重合体溶液の粒径分布を測定し、粒径10nm以上の大粒径粒子の割合(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
溶解時間が1時間である例1では、目視で不溶解重合体が確認されたため、粒径分布の測定を行わなかった。
(Melting process)
The wet powder obtained in the reslurry step and a good solvent were mixed to dissolve the wet powder to obtain a polymer solution. Specifically, 30 parts of the wet powder and 141 parts of PGMEA were placed in a stirring vessel and continuously stirred while maintaining the temperature at 25° C. to obtain a polymer solution. Stirring was performed using a stirrer equipped with anchor blades at a stirring speed of 30 rpm. The dissolution time from the time when the wet powder and PGMEA were put into the stirring tank until the end of stirring was changed as shown in Table 1, and immediately after the end of stirring, the particle size distribution of the polymer solution was evaluated by the above solubility evaluation method. was measured, and the ratio (% by mass) of large particles having a particle size of 10 nm or more was obtained. Table 1 shows the results.
In Example 1, in which the dissolution time was 1 hour, the particle size distribution was not measured because an insoluble polymer was visually observed.

(第1のろ過工程(フィルターろ過))
各例で得られた重合体溶液を、孔径0.04μmのナイロン製カートリッジフィルター(10インチ)でろ過した。具体的には、重合体溶液360kgを、前記カートリッジフィルターに、ろ過差圧を50kPaに保持したまま通液させた。
ろ過の開始から終了までのろ過時間を測定した。結果を表1に示す。
例1の重合体溶液は、ろ過開始後に目詰まりを起こして全量をろ過することができなかった。
(First filtration step (filter filtration))
The polymer solution obtained in each example was filtered through a nylon cartridge filter (10 inches) with a pore size of 0.04 μm. Specifically, 360 kg of the polymer solution was passed through the cartridge filter while maintaining the filtration differential pressure at 50 kPa.
Filtration time was measured from the beginning to the end of filtration. Table 1 shows the results.
The polymer solution of Example 1 caused clogging after the start of filtration, and the entire amount could not be filtered.

(濃縮工程)
第1のろ過工程で得られた、例2~6のろ液(ろ過後の重合体溶液)を、圧力10kPa、温度40℃の条件で濃縮し、留出液が出なくなった時点で圧力5kPa、温度55℃の条件に変更して、重合体の濃度が20質量%になるまで濃縮を行い、濃縮液を得た。
得られた濃縮液の重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を測定した。結果を表1に示す。
(Concentration process)
The filtrates of Examples 2 to 6 (polymer solutions after filtration) obtained in the first filtration step were concentrated under conditions of a pressure of 10 kPa and a temperature of 40° C., and the pressure was 5 kPa when no more distillate was produced. , the temperature was changed to 55° C., and concentration was carried out until the concentration of the polymer reached 20% by mass to obtain a concentrated liquid.
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the obtained concentrate were measured. Table 1 shows the results.

[レジスト組成物の製造]
濃縮工程で得られた濃縮液をリソグラフィー用重合体溶液として用いて、レジスト組成物を製造した。
具体的には、濃縮液の500部と、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレートの2部と、溶媒であるPGMEAとを、重合体濃度が12.5質量%になるように混合して均一溶液とした後、20℃に温度制御したまま孔径0.02μmのポリエチレン製カートリッジフィルターでろ過差圧を200kPaとなるように圧力をかけてろ過し、レジスト組成物を得た。得られたレジスト組成物についてEth感度を測定した。結果を表1に示す。
[Production of resist composition]
Using the concentrate obtained in the concentration step as a polymer solution for lithography, a resist composition was produced.
Specifically, 500 parts of the concentrate, 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator, and PGMEA as a solvent were mixed so that the polymer concentration was 12.5% by mass. After making a uniform solution by heating, the solution was filtered through a polyethylene cartridge filter with a pore size of 0.02 μm while controlling the temperature at 20° C., applying pressure so that the filtration differential pressure was 200 kPa to obtain a resist composition. Eth sensitivity was measured for the obtained resist composition. Table 1 shows the results.

Figure 0007127267000002
Figure 0007127267000002

図1の実線は撹拌時間と大粒径粒子の割合との関係を表すグラフであり、破線は撹拌時間とフィルターろ過時のろ過時間との関係を示すグラフである。
表1および図1の結果に示されるように、溶解時間を7時間以上とすることにより、大粒径粒子の含有割合が充分に低くなり、重合体溶液をフィルターろ過する際のろ過時間が充分に短縮され、レジスト組成物にしたときの感度が向上することがわかる。
The solid line in FIG. 1 is a graph showing the relationship between the stirring time and the proportion of large-diameter particles, and the dashed line is the graph showing the relationship between the stirring time and the filtration time during filter filtration.
As shown in the results of Table 1 and FIG. 1, by setting the dissolution time to 7 hours or more, the content of large-diameter particles is sufficiently low, and the filtration time is sufficient when the polymer solution is filtered. It can be seen that the sensitivity is improved when it is made into a resist composition.

Claims (7)

重合溶媒の存在下でラクトン骨格を有する単量体、酸脱離性基を有する単量体、並びに-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からなる群から選ばれる親水性基を有する単量体を含む単量体を重合させて、重合体を含む重合反応溶液を得る重合工程と、
前記重合反応溶液を貧溶媒と混合して、重合体を含む析出物を得る精製工程と、
前記析出物を湿粉の状態で良溶媒に7.5時間を超える時間をかけて溶解させて重合体溶液を得る溶解工程を含む、
リソグラフィー用重合体溶液の製造方法。
A monomer having a lactone skeleton, a monomer having an acid-leaving group, and —C(CF 3 ) 2 —OH, a hydroxy group, a cyano group, a methoxy group, a carboxy group and an amino group in the presence of a polymerization solvent. A polymerization step of obtaining a polymerization reaction solution containing a polymer by polymerizing a monomer containing a monomer having a hydrophilic group selected from the group consisting of
A purification step of mixing the polymerization reaction solution with a poor solvent to obtain a precipitate containing a polymer;
A dissolving step of dissolving the precipitate in a wet powder state in a good solvent over a period of time exceeding 7.5 hours to obtain a polymer solution,
A method for producing a polymer solution for lithography.
前記重合体溶液を濃縮して濃縮液を得る濃縮工程を有する、請求項1に記載のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。 2. The method for producing a polymer solution for lithography according to claim 1, further comprising a concentration step of concentrating the polymer solution to obtain a concentrated liquid. 前記重合体溶液をろ過する第1のろ過工程を有する、請求項1に記載のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。 2. The method for producing a polymer solution for lithography according to claim 1, comprising a first filtering step of filtering said polymer solution. 前記重合体溶液をろ過する第1のろ過工程、および前記濃縮液をろ過する第2のろ過工程の少なくとも一方を有する、請求項2に記載のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。 3. The method for producing a polymer solution for lithography according to claim 2, comprising at least one of a first filtering step of filtering said polymer solution and a second filtering step of filtering said concentrate. 前記ろ過で用いるフィルターの孔径が0.1μm以下である、請求項3または4に記載のリソグラフィー用重合体溶液の製造方法。 5. The method for producing a polymer solution for lithography according to claim 3, wherein the filter used for filtering has a pore size of 0.1 [mu]m or less. 請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法によりリソグラフィー用重合体溶液を製造する工程と、得られたリソグラフィー用重合体溶液と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物とを混合する工程を有する、レジスト組成物の製造方法。 A step of producing a polymer solution for lithography by the production method according to any one of claims 1 to 5, the obtained polymer solution for lithography, and a compound that generates an acid upon exposure to actinic rays or radiation. A method for producing a resist composition, comprising the step of mixing 請求項6に記載の製造方法によりレジスト組成物を製造する工程と、得られたレジスト組成物を基板の被加工面上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に対して、露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程とを含む、パターンが形成された基板の製造方法。 A step of producing a resist composition by the production method according to claim 6, a step of applying the obtained resist composition on a surface to be processed of a substrate to form a resist film, and A method of manufacturing a patterned substrate, comprising the steps of exposing and developing the exposed resist film using a developer.
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