WO2011004840A1 - 重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法 - Google Patents

重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011004840A1
WO2011004840A1 PCT/JP2010/061534 JP2010061534W WO2011004840A1 WO 2011004840 A1 WO2011004840 A1 WO 2011004840A1 JP 2010061534 W JP2010061534 W JP 2010061534W WO 2011004840 A1 WO2011004840 A1 WO 2011004840A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
composition
solution
polymer
monomer
dropping
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/061534
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敦 安田
友也 押切
大祐 松本
圭輔 加藤
前田 晋一
Original Assignee
三菱レイヨン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱レイヨン株式会社 filed Critical 三菱レイヨン株式会社
Priority to KR1020127000221A priority Critical patent/KR101432395B1/ko
Priority to JP2010529184A priority patent/JP5793867B2/ja
Priority to CN201080031198.XA priority patent/CN102471387B/zh
Priority to US13/382,397 priority patent/US9109060B2/en
Publication of WO2011004840A1 publication Critical patent/WO2011004840A1/ja
Priority to US13/967,961 priority patent/US9296842B2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F24/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a heterocyclic ring containing oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F297/00Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
    • C08F297/02Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type
    • C08F297/026Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type polymerising acrylic acid, methacrylic acid or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/06Comonomer distribution, e.g. normal, reverse or narrow
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0046Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G03F7/0397Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having an alicyclic moiety in a side chain
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/085Photosensitive compositions characterised by adhesion-promoting non-macromolecular additives

Definitions

  • the present invention relates to a polymer production method, a lithographic polymer obtained by the production method, a copolymer suitable for lithographic use, a resist composition using these lithographic polymers, and the resist composition.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a substrate on which a pattern is formed.
  • the present application was filed on July 7, 2009, Japanese Patent Application No. 2009-160857 filed in Japan, December 28, 2009, Japanese Patent Application No. 2009-298029 filed in Japan, December 28, 2009. Claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-298030 filed in Japan, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a resist composition that can suitably cope with a shorter wavelength of irradiation light and a finer pattern
  • a polymer in which an acid-eliminable group is eliminated by the action of an acid and becomes alkali-soluble, and a photoacid generator A so-called chemically amplified resist composition containing the above has been proposed, and its development and improvement are underway.
  • an acrylic polymer that is transparent to light having a wavelength of 193 nm has attracted attention.
  • Patent Document 1 (A) (meth) acrylic acid ester in which an alicyclic hydrocarbon group having a lactone ring is ester-bonded and (B) an acid can be eliminated as a monomer. (Meth) acrylic acid ester having an ester bond, and (C) a (meth) acrylic acid ester having a polar substituent and a hydrocarbon group or oxygen atom-containing heterocyclic group bonded to each other. Copolymers for lithography are described.
  • a polymer of (meth) acrylic acid ester is generally polymerized by a radical polymerization method.
  • the copolymerization reactivity ratio between the monomers is different, so the copolymer composition ratio of the polymer produced in the early stage of polymerization and the late stage of polymerization is different, and the resulting polymer is It has a composition distribution. If the composition ratio of the structural units in the copolymer varies, the solubility in the solvent tends to be low, and when preparing the resist composition, it takes a long time to dissolve in the solvent, or there is an insoluble content.
  • a very small amount of high molecular weight component (high polymer) generated in the polymerization process may cause a decrease in the solubility of the lithographic polymer in the resist solvent and the solubility in the alkali developer, resulting in the resist composition. Sensitivity decreases.
  • Patent Document 3 as a method for suppressing the formation of such a high polymer, a solution containing a polymerizable monomer and a solution containing a polymerization initiator are held in independent storage tanks, and the polymerization initiator is polymerized. A method has been proposed in which the monomer is supplied into the polymerization system before the monomer.
  • 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.
  • the acrylic polymer for example, a copolymer of a (meth) acrylic acid ester having an adamantane skeleton in an ester portion and a (meth) acrylic acid ester having a lactone skeleton in an ester portion has been proposed (Patent Literature). 4, 5 etc.).
  • Patent Literature a copolymer of a (meth) acrylic acid ester having an adamantane skeleton in an ester portion and a (meth) acrylic acid ester having a lactone skeleton in an ester portion has been proposed (Patent Literature). 4, 5 etc.).
  • a polymer of (meth) acrylic acid ester is generally polymerized by a radical polymerization method.
  • the copolymerization reactivity ratio between the monomers is different, the monomer composition of the copolymer generated at the initial stage of polymerization and the late stage of polymerization is different.
  • the resulting copolymer has a composition distribution. Copolymers having such a composition distribution are liable to lower the resist performance, and thus studies have been made to control the composition distribution.
  • Patent Document 6 discloses a copolymer contained in 10 to several tens of fractions obtained by dividing a copolymer solution by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as “GPC”). If the content ratio (mol%) of the structural unit derived from the (meth) acrylate monomer having a lactone skeleton is within -10 to +10 mol% of the average content ratio in the entire copolymer, solubility in a solvent It is described that this is preferable.
  • GPC gel permeation chromatography
  • Patent Document 7 discloses that the molar composition of the structural unit having a hydroxyl group in the low molecular weight region corresponding to 5% of the peak of the entire copolymer in GPC is the average mole of the structural unit having a hydroxyl group in the entire copolymer. It is described that it is preferably within ⁇ 10% of the composition from the viewpoint of pattern miniaturization in semiconductor lithography.
  • Patent Documents 2 and 3 may not sufficiently improve the solubility of the polymer for lithography or the sensitivity of the resist composition.
  • the present invention was made in view of the above circumstances, can improve the variation in the content ratio of the structural units in the copolymer, and the variation in the molecular weight, the solubility in the solvent, and the sensitivity when used in the resist composition.
  • Method for producing polymer that can be improved, polymer for lithography obtained by the above production method, resist composition using the polymer for lithography, and method for producing a substrate on which a pattern is formed using the resist composition The purpose is to provide.
  • the first aspect of the present invention is that two or more kinds of monomers ⁇ 1 are added in the reactor while dropping the monomer and the polymerization initiator in the reactor.
  • ⁇ n (where n represents an integer of 2 or more) are polymerized to form structural units ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n (where ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n are derived from monomers ⁇ 1 to ⁇ n
  • the polymerization method includes the following steps (I) and (II).
  • the monomers ⁇ 1 to ⁇ n are placed in the reactor with each monomer.
  • the target composition (unit: mol%) representing the content ratio of the structural units ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n in the polymer (P) to be obtained is ⁇ ′ 1 : ⁇ ′ 2 :.
  • the monomers ⁇ 1 to ⁇ n are contained in the same composition as the target composition after starting the supply of the first solution into the reactor or simultaneously with the start of the supply of the first solution.
  • the monomer ⁇ remaining in the reactor is dropped when the elapsed time from the start of dropping is t 1 , t 2 , t 3 ... T m.
  • a polymer (P) comprising structural units ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n (where ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n represent structural units derived from the monomers ⁇ 1 to ⁇ n , respectively) is obtained.
  • the first solution containing the composition is started, and after the start of the supply of the first solution into the reactor or simultaneously with the start of the supply of the first solution, the monomer in the reactor the alpha 1 ⁇ alpha n second solution was added dropwise start containing the second composition, the dropping start of the second solution, starting dropping of the polymerization initiator There later from the dropping start of the simultaneous or the polymerization initiator, sought to be obtained to the polymer target composition that represents the content of the structural unit ⁇ '1 ⁇ ⁇ ' n in (P) (unit: mol%) of alpha '1 : ⁇ ′ 2 :...: ⁇ ′ n , the second composition is the same as the target composition, and the first composition (unit: mol%) is ⁇ 1 : ⁇ 2 : ...: ⁇ n
  • the factors determined by the following procedures (i) to (iii) are expressed as F 1 , F 2 ,...
  • a period from 0% to j% (j is 5 to 20) of time is a high-speed supply period in which the polymerization initiator is dropped at a speed higher than the average supply speed, and the entire supply of the polymerization initiator is performed during the high-speed supply period.
  • a second aspect of the present invention is a copolymer for lithography obtained by the above production method.
  • the third aspect of the present invention is a copolymer obtained by polymerizing two or more monomers, and is an elution curve obtained by gel permeation chromatography (GPC).
  • the eluent showing the peak related to the copolymer is divided into 8 fractions so that the volumes are equal in the order of elution, and among the obtained fractions, the eluate contained in the fraction eluted first.
  • a fourth aspect of the present invention is a resist composition containing the above-mentioned lithographic copolymer and a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • the resist composition is applied on a processed surface of a substrate to form a resist film, the resist film is exposed, and the resist film is exposed. And a step of developing the resist film using a developing solution.
  • a copolymer can be obtained that can improve the variation in the content ratio of the structural units and the variation in the molecular weight, and can improve the solubility in a solvent and the sensitivity when used in a resist composition.
  • the above-mentioned lithographic copolymer has improved variation in the content ratio of structural units and variation in molecular weight, good solubility in a solvent, and high sensitivity when used in a resist composition.
  • the above-mentioned lithographic copolymer has a small variation in the monomer composition of the copolymer in the high molecular weight region, and has good solubility in a solvent. Further, high sensitivity can be obtained when used in a resist composition.
  • the resist composition is a chemically amplified type and has good solubility in the resist solvent of the copolymer, so that there are few insolubles in the composition and excellent sensitivity. According to the substrate manufacturing method, a highly accurate fine resist pattern can be stably formed with few defects.
  • 6 is a graph showing the results of Reference Example 1.
  • 6 is a graph showing the results of Reference Example 1.
  • 3 is a graph showing the results of Example 1.
  • 10 is a graph showing the results of Example 2.
  • 10 is a graph showing the results of Reference Example 2.
  • 10 is a graph showing the results of Reference Example 2.
  • 10 is a graph showing the results of Example 3.
  • 10 is a graph showing the results of Example 3.
  • 6 is a graph showing the results of Reference Example 1.
  • 3 is a graph showing the results of Example 1.
  • 10 is a graph showing the results of Example 2.
  • 10 is a graph showing the results of Reference Example 2.
  • 10 is a graph showing the results of Example 3. It is the figure which showed the example of the elution curve typically.
  • (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid
  • (meth) acryloyloxy means acryloyloxy or methacryloyloxy.
  • the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer in the present invention are values obtained by gel permeation chromatography in terms of polystyrene.
  • two or more types of monomers ⁇ 1 to ⁇ n are polymerized to form structural units ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n (where ⁇ ′ i Represents a structural unit derived from the monomer ⁇ i , i represents an integer of 2 or more and n or less, and n represents an integer of 2 or more.
  • the monomer composition of the copolymer means the content ratio (unit: mol%) of each structural unit with respect to all the structural units constituting the copolymer.
  • the copolymer for lithography is suitable for lithography applications such as a copolymer for resist and a copolymer for antireflection film used in lithography.
  • Polymer (P) the structural unit ⁇ '1 ⁇ ⁇ ' n (however, ⁇ '1 ⁇ ⁇ ' n is .n representing the constituent units derived from each monomer alpha 1 ⁇ alpha n is 2 or more Represents an integer of.
  • the upper limit of n is preferably 6 or less in that the effect of the present invention can be easily obtained.
  • the polymer (P) is a resist polymer, it is preferably 5 or less, more preferably 4 or less.
  • the polymer (P) is a ternary polymer P ( ⁇ ′ 1 / ⁇ ′ 2 / ⁇ ′ 3 ) composed of structural units ⁇ ′ 1 , ⁇ ′ 2 and ⁇ ′ 3.
  • the quaternary polymer P ( ⁇ ′ 1 / ⁇ ′ 2 / ⁇ ′ 3 / ⁇ ′ comprising the structural units ⁇ ′ 1 , ⁇ ′ 2 , ⁇ ′ 3 , ⁇ ′ 4 4 ).
  • the use of the polymer (P) is not particularly limited.
  • a polymer for lithography used in the lithography process is preferable.
  • a polymer for lithography a resist polymer used for forming a resist film, an antireflection film (TARC) formed on the upper layer of the resist film, or an antireflection film (BARC) formed on the lower layer of the resist film.
  • examples thereof include a polymer for antireflection film used for forming, a polymer for gap fill film used for forming a gap fill film, and a polymer for top coat film used for forming a top coat film.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer for lithography is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 40,000.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably from 1.0 to 10.0, more preferably from 1.1 to 4.0.
  • the structural unit of the polymer (P) is not particularly limited, and is appropriately selected according to the use and required characteristics.
  • the polymer is a resist copolymer
  • it preferably has a structural unit having an acid-eliminable group.
  • it has a structural unit having a lactone skeleton and a hydrophilic group as necessary. You may have well-known structural units, such as a structural unit.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resist polymer (P) is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 30,000.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably from 1.0 to 3.0, more preferably from 1.1 to 2.5.
  • the polymer for an antireflection film has, for example, a structural unit having a light-absorbing group and an amino group, an amide group, a hydroxyl group, an epoxy that can be cured by reacting with a curing agent in order to avoid mixing with a resist film. It is preferable to include a structural unit having a reactive functional group such as a group.
  • the light-absorbing group is a group having high absorption performance with respect to light in a wavelength region where the photosensitive component in the resist composition is sensitive. Specific examples include an anthracene ring, naphthalene ring, benzene ring, quinoline ring.
  • a group having a ring structure such as a quinoxaline ring and a thiazole ring.
  • a ring structure such as a quinoxaline ring and a thiazole ring.
  • an anthracene ring or an anthracene ring having an arbitrary substituent is preferable
  • ArF laser light is used, a benzene ring or a benzene having an arbitrary substituent A ring is preferred.
  • the optional substituent include a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a carbonyl group, an ester group, an amino group, and an amide group.
  • a polymer for an antireflection film having a protected or unprotected phenolic hydroxyl group as a light-absorbing group is preferable from the viewpoint of good developability and high resolution.
  • the structural unit / monomer having a light absorbing group include benzyl (meth) acrylate and p-hydroxyphenyl (meth) acrylate.
  • the polymer for gap fill film has, for example, a reactive functional group that has an appropriate viscosity for flowing into a narrow gap and can be cured by reacting with a curing agent in order to avoid mixing with a resist film or an antireflection film. It is preferable that the structural unit which has this is included. Specific examples include copolymers of hydroxystyrene and monomers such as styrene, alkyl (meth) acrylate, and hydroxyalkyl (meth) acrylate.
  • Examples of the polymer for the topcoat film used in immersion lithography include a copolymer containing a structural unit having a carboxyl group, a copolymer containing a structural unit having a fluorine-containing group substituted with a hydroxyl group, and the like.
  • the polymer (P) is obtained by polymerizing monomers ⁇ 1 to ⁇ n corresponding to the structural units ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n , respectively.
  • the monomer is preferably a compound having a vinyl group, and is preferably a monomer that easily undergoes radical polymerization.
  • (meth) acrylic acid ester is highly transparent to exposure light having a wavelength of 250 nm or less.
  • the resist polymer preferably has an acid leaving group.
  • the “acid-leaving group” is a group having a bond that is cleaved by an acid, and a part or all of the acid-leaving group is eliminated from the main chain of the polymer by cleavage of the bond.
  • a polymer having a structural unit having an acid-eliminable group reacts with an acid component to become soluble in an alkaline solution, and has an effect of enabling resist pattern formation.
  • the proportion of the structural unit having an acid leaving group is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, out of all the structural units (100 mol%) constituting the polymer from the viewpoint of sensitivity and resolution. . Moreover, 60 mol% or less is preferable from the point of the adhesiveness to a board
  • the monomer having an acid leaving group may be any compound having an acid leaving group and a polymerizable multiple bond, and known ones can be used.
  • the polymerizable multiple bond is a multiple bond that is cleaved during the polymerization reaction to form a copolymer chain, and an ethylenic double bond is preferred.
  • Specific examples of the monomer having an acid leaving group include (meth) acrylic acid esters having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and having an acid leaving group. It is done.
  • the alicyclic hydrocarbon group may be directly bonded to an oxygen atom constituting the ester bond of (meth) acrylic acid ester, or may be bonded via a linking group such as an alkylene group.
  • the (meth) acrylic acid ester 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.
  • preferable examples of the monomer having an acid leaving group include, for example, 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 ( And (meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate, 2-isopropyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclooctyl (meth) acrylate, and the like.
  • 1-ethylcyclohexyl methacrylate (m-2 in the examples), 2-methyl-2-adamantyl methacrylate (m-5 in the examples), 1-ethylcyclopentyl methacrylate, and 2-isopropyl-2-adamantyl methacrylate are included. More preferred.
  • the monomer having an acid leaving group one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the “polar group” is a group having a polar functional group or a polar atomic group. 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.
  • the resist polymer applied to the pattern forming method that is exposed to light having a wavelength of 250 nm or less preferably has a structural unit having a lactone skeleton as the structural unit having a polar group, It is preferable to have a structural unit having a functional group.
  • the lactone skeleton examples include a lactone skeleton having about 4 to 20 members.
  • the lactone skeleton may be a monocycle having only a lactone ring, or an aliphatic or aromatic carbocyclic or heterocyclic ring may be condensed with the lactone ring.
  • the content thereof is preferably 20 mol% or more of all structural units (100 mol%) from the viewpoint of adhesion to a substrate and the like, and 35 mol%. The above is more preferable.
  • 60 mol% or less is preferable, 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.
  • a (meth) acrylic acid ester having a substituted or unsubstituted ⁇ -valerolactone ring, a substituted or unsubstituted ⁇ -butyrolactone ring is used because of its excellent adhesion to a substrate or the like.
  • At least one selected from the group consisting of monomers having an unsubstituted ⁇ -butyrolactone ring is preferred, and a monomer having an unsubstituted ⁇ -butyrolactone ring is particularly preferred.
  • the monomer having a lactone skeleton examples include ⁇ - (meth) acryloyloxy- ⁇ -methyl- ⁇ -valerolactone, 4,4-dimethyl-2-methylene- ⁇ -butyrolactone, ⁇ - (meth) acryloyl Oxy- ⁇ -butyrolactone, ⁇ - (meth) acryloyloxy- ⁇ -methyl- ⁇ -butyrolactone, ⁇ - (meth) acryloyloxy- ⁇ -butyrolactone, 2- (1- (meth) acryloyloxy) ethyl-4-butanolide , (Meth) acrylic acid pantoyl lactone, 5- (meth) acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone, 8-methacryloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-3 -One, 9-methacryloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one and the
  • Examples of the monomer having a similar structure include methacryloyloxysuccinic anhydride.
  • ⁇ -methacryloyloxy- ⁇ -butyrolactone (Example m-1)
  • ⁇ -acryloyloxy- ⁇ -butyrolactone (Example m-4)
  • 5-methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone 8-methacryloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one is more preferred.
  • Monomers having a lactone skeleton may be used alone or in combination of two or more.
  • the “hydrophilic group” in the present specification is at least one of —C (CF 3 ) 2 —OH, hydroxy group, cyano group, methoxy group, carboxy group, and amino group.
  • the resist polymer applied to the pattern forming method exposed to 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 copolymer is preferably from 5 to 30 mol%, more preferably from 10 to 25 mol%, of the total structural units (100 mol%) from the viewpoint of the resist pattern rectangularity. preferable.
  • Examples of the monomer having a hydrophilic group include a (meth) acrylic acid ester having a terminal hydroxy group; a derivative having a substituent such as an alkyl group, a hydroxy group, or a carboxy group on the hydrophilic group of the monomer; Monomers having a cyclic hydrocarbon group (for example, 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. It is done.
  • the monomer having a hydrophilic group examples include (meth) acrylic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxy- (meth) acrylate. -Propyl, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate, 2- or 3-cyano-5-norbornyl (meth) acrylate, 2-cyanomethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, etc. Is mentioned.
  • 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate, 2- or 3-cyano-5-norbornyl (meth) acrylate, 2-cyanomethyl-2-adamantyl (meth) acrylate and the like are preferable.
  • 3-hydroxyadamantyl methacrylate (m-3 in Examples) and 2-cyanomethyl-2-adamantyl methacrylate (m-6 in Examples) are more preferable.
  • the monomer which has a hydrophilic group may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the copolymer of the present invention is a polymer for an antireflection film, it needs to include a molecular structure that absorbs radiation irradiated in the lithography process.
  • the structure that absorbs radiation differs depending on the wavelength of the radiation used. For example, a naphthalene skeleton or an anthracene skeleton is preferable for KrF excimer laser light, and a benzene skeleton is preferable for ArF excimer laser.
  • Examples of monomers that give structural units having these molecular structures include styrenes such as styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and derivatives thereof, substituted or unsubstituted Aromatic-containing esters having an ethylenic double bond such as phenyl (meth) acrylate, substituted or unsubstituted naphthalene (meth) acrylate, substituted or unsubstituted anthracenemethyl (meth) acrylate, etc. .
  • the proportion of structural units having a molecular structure that absorbs radiation is preferably 10 to 100 mol% of the total structural units (100 mol%) of the copolymer.
  • the polymerization initiator is preferably one that decomposes by heat and efficiently generates radicals, and one having a 10-hour half-life temperature of not more than the polymerization temperature is preferably used.
  • a preferable polymerization temperature is 50 to 150 ° C.
  • a polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 50 to 70 ° C. is preferably used.
  • the difference between the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator and the polymerization temperature is preferably 10 ° C. or more.
  • polymerization initiator examples include 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2 Azo compounds such as 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane, di (4-tert- And organic peroxides such as butylcyclohexyl) peroxydicarbonate. An azo compound is more preferable. These are available from commercial products.
  • dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, V601 (trade name), 10 hour half-life temperature 66 ° C.), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)
  • Wako Pure Chemical Industries, Ltd. V65 (trade name), 10 hour half-life temperature 51 ° C.
  • a polymerization solvent may be used.
  • the polymerization solvent include the following. Ethers: linear ethers (eg, diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether), cyclic ethers (eg, tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as “THF”), 1,4-dioxane, etc.).
  • Ethers linear ethers (eg, diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether), cyclic ethers (eg, tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as “THF”), 1,4-dioxane, etc.).
  • Esters methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter sometimes referred to as “PGMEA”), ⁇ -butyrolactone, and the like.
  • Ketones acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.
  • Amides N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
  • Sulfoxides dimethyl sulfoxide and the like.
  • Aromatic hydrocarbons benzene, toluene, xylene and the like.
  • Aliphatic hydrocarbon hexane and the like.
  • Alicyclic hydrocarbons cyclohexane and the like.
  • a polymerization solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the amount of the polymerization solvent to be used is not particularly limited. For example, an amount in which the solid content concentration of the liquid in the reactor (polymerization reaction solution) at the end of the polymerization reaction is about 20 to 40% by mass is preferable.
  • the method for producing a polymer of the present invention comprises polymerizing two or more monomers ⁇ 1 to ⁇ n in the reactor while dropping monomers and a polymerization initiator in the reactor, and a polymerization step for obtaining a polymer (P) comprising ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n .
  • the polymerization step is performed by a radical polymerization method, and in the present invention, a dropping polymerization method is used in which the polymerization is performed in the reactor while the monomer and the polymerization initiator are dropped in the reactor.
  • the liquid containing the monomer as the liquid containing the monomer, the first solution containing the monomers ⁇ 1 to ⁇ n in the first composition and the monomers ⁇ 1 to ⁇ n in the second composition are contained.
  • a second solution is used.
  • the first solution and the second solution preferably contain a solvent.
  • the monomer content ratio (second composition) in the second solution is the same as the target composition representing the content ratio of the structural units ⁇ ′ 1 to ⁇ ′ n in the polymer (P) to be obtained.
  • the polymer (P) is a ternary polymer obtained by copolymerizing monomers x, y, and z
  • the target composition (mol%, the same applies hereinafter) is x ′: y ′. : Z ′
  • the second composition (mol%, the same shall apply hereinafter)
  • x: y: z is the same as x ′: y ′: z ′.
  • the second solution is fed dropwise to the reactor.
  • the monomer content ratio (first composition) in the first solution is a composition obtained in advance by taking into account the target composition in the polymer (P) and the reactivity of each monomer used in the polymerization. It is. Specifically, the first composition is formed immediately after the dropping, when the content ratio of the monomer present in the reactor is the first composition and the second solution is dropped into the reactor. The composition ratio is designed so that the content ratio of the constituent units of the polymer molecules to be obtained is the same as the target composition. In this case, since the content ratio of the constituent units of the polymer molecules produced immediately after the dropping is the same as the monomer content ratio (target composition) of the dropped second solution, the inside of the reactor immediately after the dropping. The content ratio of the remaining monomer is always constant (first composition).
  • the first solution may be charged in the reactor in advance, gradually supplied to the reactor by dropping or the like, or a combination thereof.
  • the polymerization initiator is supplied dropwise to the reactor.
  • a polymerization initiator may be contained in the second solution.
  • the first solution may contain a polymerization initiator.
  • a solution containing a polymerization initiator (polymerization initiator solution) may be added dropwise. These may be combined.
  • the amount (total supply amount) of the polymerization initiator is set according to the type of the polymerization initiator and according to the target value of the weight average molecular weight of the polymer (P) to be obtained.
  • the amount of polymerization initiator used (100 mol% of the total amount of monomers supplied to the reactor (total supply amount)) ( The total supply amount) is preferably in the range of 1 to 25 mol%, more preferably in the range of 1.5 to 20 mol%.
  • the total amount of monomers used in the polymerization is the total amount of monomers contained in the first solution and the total amount of monomers contained in the second solution. And is set according to the amount of the polymer (P) to be obtained.
  • the proportion of the total amount of monomers contained in the first solution is too small in the total supply amount of monomers, the desired effect of using the first solution cannot be sufficiently obtained. If the amount is too large, the molecular weight of the polymer produced at the initial stage of the polymerization step becomes too high. Therefore, the total amount of monomers contained in the first solution is preferably 3 to 40% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass with respect to the total amount of monomers supplied.
  • the start of dropping the polymerization initiator and the start of dropping the second solution are preferably simultaneous.
  • the dropping of the second solution may be continuous or intermittent, and the dropping speed may be changed.
  • When supplying a 1st solution by dripping it may be continuous and may be intermittent, and dripping speed may change.
  • the first solution is preferably supplied in its entirety in the initial stage of the polymerization step. Specifically, when the reference time is from the start of dropping of the polymerization initiator to the end of dropping of the second solution, the supply of the first solution is ended before 20% of the reference time has elapsed. For example, when the reference time is 4 hours, the entire amount of the first solution is fed into the reactor before 48 minutes have elapsed from the start of the addition of the polymerization initiator. The completion of the supply of the first solution is preferably before 15% of the reference time, and more preferably before 10%. Further, the entire amount of the first solution may be supplied at the time of 0% of the reference time. That is, the entire amount of the first solution may be charged in the reactor before the start of dropping of the polymerization initiator.
  • the polymerization initiator increases the supply amount in the initial stage of the polymerization process. Specifically, when a value obtained by dividing the total supply amount of the polymerization initiator by the reference time is defined as an average supply rate Vj, a period from 0% to j% (j is 5 to 20) of the reference time is expressed as an average supply rate. A high-speed supply period of the polymerization initiator in which the polymerization initiator is dropped at a higher speed than Vj is used. The starting point of the high-speed supply period of the polymerization initiator is the start of the reference time, which is 0% of the reference time. The end point of the high-speed supply period of the polymerization initiator is when j% of the reference time has elapsed.
  • the j% is in the range of 5 to 20%, preferably 5.5 to 17.5%, and more preferably 6 to 15%.
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the high-speed supply period is 30 to 90% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • the weight average molecular weight of the polymer produced at the initial stage of the polymerization process varies. Therefore, the optimum amount of the polymerization initiator during the high-speed supply period varies depending on the type of monomer, monomer supply rate, type of polymerization initiator, polymerization conditions, etc. It is preferable to set so that the weight average molecular weight of the produced polymer is close to the target value.
  • the dropping rate of the polymerization initiator during the high-speed supply period only needs to be kept higher than the average supply rate, and the dropping rate may be changed in the middle.
  • the dropping rate of the polymerization initiator after the end of the high-speed supply period may be lower than the average supply rate, and the dropping rate may be changed midway.
  • dripping may be continuous or intermittent.
  • the end of dropping of the polymerization initiator is preferably after the end of supplying the first solution or simultaneously with the end of supplying the first solution.
  • the end of dropping of the polymerization initiator and the end of dropping of the second solution are preferably simultaneous, but may be slightly changed as long as the effects of the present invention are not hindered.
  • Preferable embodiments of the polymerization step include the following (a) and (b).
  • (A) A reactor is charged with a first solution containing monomers ⁇ 1 to ⁇ n in a first composition in advance, and the reactor is heated to a predetermined polymerization temperature. Inside, a polymerization initiator solution containing a part of the polymerization initiator and the second solution containing the monomers ⁇ 1 to ⁇ n in the second composition and the remainder of the polymerization initiator are dropped. . The polymerization initiator solution and the second solution start dropping simultaneously, or the polymerization initiator solution starts dropping first. Simultaneous is preferred.
  • the time from the start of dropping of the polymerization initiator solution to the start of dropping of the second solution is preferably 0 to 10 minutes.
  • the dropping speed is preferably constant.
  • the polymerization initiator solution finishes dropping before the second solution.
  • the start of the reference time that is, the start of dropping of the polymerization initiator is at the start of dropping of the polymerization initiator solution.
  • the entire amount of the first solution is supplied into the reactor before the start of dropping of the polymerization initiator. That is, the supply end of the first solution is 0% of the reference time.
  • the high-speed supply period is a period during which the polymerization initiator solution is dripped.
  • the amount of the polymerization initiator supplied into the reactor during the high-speed supply period is the amount of the polymerization initiator contained in the polymerization initiator solution and the second amount dropped during the period when the polymerization initiator solution is being dropped. This is the total amount of the polymerization initiator contained in the solution.
  • the end of dropping of the polymerization initiator is at the end of dropping of the second solution.
  • the monomer ⁇ 1 to ⁇ n are contained in the first composition and the first initiator containing a part of the polymerization initiator
  • the solution and the monomers ⁇ 1 to ⁇ n containing the second composition and the second solution containing the remainder of the polymerization initiator are added dropwise. Both liquids start dropping simultaneously, or the first solution starts dropping first.
  • the time from the start of dropping the first solution to the start of dropping the second solution is preferably 0 to 10 minutes.
  • the dropping speed is preferably constant.
  • the dropping start of the polymerization initiator is at the start of dropping the first solution.
  • the high-speed supply period is a period during which the first solution is dripped.
  • the amount of the polymerization initiator supplied into the reactor during the high-speed supply period is the amount of the polymerization initiator contained in the first solution and the second amount dropped during the period when the first solution is dropped. This is the total amount of the polymerization initiator contained in the solution.
  • the end of dropping of the polymerization initiator is at the end of dropping of the second solution.
  • the target composition is almost equal to that immediately after the start of the polymerization reaction. Polymer molecules of the same composition are produced and the state continues. Therefore, in the polymer (P) obtained after the polymerization step, the variation in the content ratio of the constituent units is reduced, thereby improving the solubility in a solvent and improving the sensitivity when used in a resist composition.
  • the first solution containing the monomer is supplied by the beginning of the polymerization step, and the initial stage of the polymerization step is performed during the high-speed supply period of the polymerization initiator.
  • the polymer (P) is a ternary polymer obtained by copolymerizing the monomers x, y, and z
  • the target composition is x ′: y ′:
  • the first composition (mol%, the same shall apply hereinafter)
  • x 0 : y 0 : z 0 is obtained by using the factors Fx, Fy and Fz obtained by the following method, and
  • the proportion of the total mass of the monomers present in the reactor in the elapsed time t m out of 100% by mass of the monomer mixture contained in the first dropping solution (W 0 % by mass).
  • the target composition is almost the same as immediately after the start of the polymerization reaction. The effect of producing polymer molecules having the same composition is easily obtained.
  • the resist composition of the present invention is prepared by dissolving the lithography polymer of the present invention in a resist solvent.
  • the resist solvent include the same solvents as those used in the production of the polymer.
  • a photoacid generator a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation
  • the photoacid generator can be arbitrarily selected from known photoacid generators in the chemically amplified resist composition.
  • a photo-acid generator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • Examples of the photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinonediazide compounds, diazomethane compounds, and the like.
  • the content of the photoacid generator in the resist composition is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.
  • the chemically amplified resist composition may contain a nitrogen-containing compound.
  • the nitrogen-containing compound By including the nitrogen-containing compound, the resist pattern shape, stability with time, and the like are further improved. That is, the cross-sectional shape of the resist pattern becomes closer to a rectangle.
  • the resist film is irradiated with light, then baked (PEB), and may be left for several hours before the next development process. Occurrence of deterioration of the cross-sectional shape of the resist pattern due to is further suppressed.
  • the nitrogen-containing compound is preferably an amine, more preferably a secondary lower aliphatic amine or a tertiary lower aliphatic amine.
  • the content of the nitrogen-containing compound in the resist composition is preferably 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.
  • 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).
  • 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.
  • the organic carboxylic acid include malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, and salicylic acid.
  • Examples of phosphorus oxo acids or derivatives thereof include phosphoric acid or derivatives thereof, phosphonic acid or derivatives thereof, phosphinic acid or derivatives thereof, and the like.
  • the content of the acid compound in the resist composition is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.
  • 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. Further, the amount of these additives is not particularly limited, and may be determined as appropriate.
  • the resist composition of the present invention is applied by spin coating or the like on a processed surface of a substrate such as a silicon wafer on which a desired fine pattern is to be formed. And the resist film is formed on a board
  • the exposure light is preferably light having a wavelength of 250 nm or less.
  • KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser and EUV light are preferable, and ArF excimer laser is particularly preferable.
  • immersion is performed by irradiating light 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.
  • PEB post-exposure baking
  • 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.
  • the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. In this way, a resist pattern is formed on the substrate.
  • the substrate on which the resist pattern is formed is appropriately heat-treated (post-baked) to reinforce the resist, and a portion without the resist is selectively etched. After the etching, the resist is removed with a release agent to obtain a substrate on which a fine pattern is formed.
  • the polymer for lithography obtained by the production method of the present invention is excellent in solubility in a solvent and can form a highly sensitive resist film. Therefore, the polymer can be easily and satisfactorily dissolved in the resist solvent when preparing the resist composition.
  • the resist composition has excellent solubility in an alkaline developer and contributes to an improvement in sensitivity.
  • the insoluble content in the resist composition is small, defects due to the insoluble content are less likely to occur in pattern formation. Therefore, according to the substrate manufacturing method of the present invention, by using the resist composition of the present invention, a highly accurate fine resist pattern with few defects can be stably formed on the substrate.
  • pattern formation by photolithography using an exposure light having a wavelength of 250 nm or less or lithography using an electron beam lithography such as ArF excimer laser (193 nm), which requires use of a resist composition with high sensitivity and high resolution, is also required. It can be used suitably.
  • a monomer is appropriately selected and used so that the polymer is transparent at the wavelength of the exposure light. Is preferred.
  • the copolymer of the present invention was obtained by dividing an eluent showing a peak related to the copolymer in an elution curve obtained by GPC into 8 fractions so that the volumes were equal in the order of elution.
  • the difference between the monomer composition of the copolymer contained in the fraction eluted first and the monomer composition of the entire copolymer is any of the constituent units derived from each monomer. Is also ⁇ 3 mol% or more and +3 mol% or less.
  • FIG. 16 schematically shows an example of an elution curve in GPC, and the horizontal axis represents the elution volume V (elution rate ⁇ elution time) represented by the cumulative value of the eluent flowing out of the column and passing through the detector. ),
  • the vertical axis represents the signal intensity detected when passing through the detector.
  • the logarithm of the molecular weight of the polymer in the eluent passing through the detector monotonously decreases as the elution volume V increases. That is, the larger the molecular weight, the faster the elution from the column.
  • the signal intensity is proportional to the amount of polymer present in the eluent passing through the detector.
  • the “eluent showing a peak related to a copolymer in an elution curve obtained by GPC” refers to the peak start (indicated by symbol S in the figure) of the signal intensity in the elution curve to the peak end (indicated by symbol in the figure).
  • the base line B is drawn to the elution curve, the intersection of the elution curve and the baseline B on the smaller elution volume side is S, and the intersection of the elution curve and the baseline on the larger elution volume side is E.
  • the eluent showing the peak is divided into eight fractions so that the volumes are equal in the order of elution” means that the elution volume V from the peak start S to the peak end E is indicated by a broken line in FIG. As shown in the figure, it means that the eluate is equally divided into 8 in the elution order, and the eluent corresponding to each elution volume after the division is fractionated as a fraction. That is, as shown in FIG. 16, the fraction F1 obtained when the elution volume is between V1 and V2, the fraction F2 obtained when the elution volume is between V2 and V3, and the fraction F3 obtained when the elution volume is between V3 and V4.
  • Fraction F4 obtained when the elution volume is between V4 and V5 Fraction F5 obtained when the elution volume is between V5 and V6
  • Fraction F6 obtained when the elution volume is between V6 and V7 Fraction F6 obtained when the elution volume is between V6 and V7
  • Elution volume is between V7 and V8
  • fractions, fraction F7 obtained in the middle and fraction F8 obtained in the elution volume between V8 and V9, are collected separately.
  • the fraction eluted first is sometimes referred to as the monomer composition of the copolymer contained in the fraction (hereinafter referred to as a fractional monomer composition). )).
  • the fraction eluted first is the fraction with the smallest elution volume V, and in FIG. 16 is the fraction F1 obtained between elution volumes V1 and V2.
  • the fraction with a smaller elution volume contains a higher molecular weight copolymer.
  • the fraction eluted first is sometimes referred to as “high molecular weight fraction”.
  • the monomer composition of the copolymer contained in the fraction can be measured by analyzing the liquid fractionated by GPC, that is, the fraction by 1 H-NMR.
  • segmenting by GPC is also measured.
  • the average monomer composition in the present invention can be analyzed by infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) or the like, but preferably obtained by measuring 1 H-NMR of the copolymer. More accurate values can be obtained by calculating the average monomer composition from the ratio of specific 1 H signal intensities that are obtained.
  • the difference between the fractional monomer composition and the average comonomer composition is -3 mol% or more and 3 mol% or less for any of the structural units derived from each monomer. Preferably, it is -2.6 mol% or more and +2.6 mol% or less.
  • the composition ratio also referred to as content ratio, unit: mol%) is X mol%, Y mol%, and Z mol%, respectively
  • the content ratio (unit: unit: ⁇ ′ 1 in the fractional monomer composition) Mol%) is in the range of (X-3) mol% to (X + 3) mol%, preferably (X-2.6) mol% to (X + 2.6) mol%.
  • the content ratio (unit: mol%) of the structural unit ⁇ ′ 2 in the fractional monomer composition is in the range of (Y ⁇ 3) mol% to (Y + 3) mol%, preferably (Y ⁇ 2.6) mol% or more and (Y + 2.6) mol% or less.
  • the content ratio (unit: mol%) of the structural unit ⁇ ′ 3 in the fractional monomer composition is in the range of (Z ⁇ 3) mol% to (Z + 3) mol%, preferably ( Z-2.6) mol% or more and (Z + 2.6) mol% or less.
  • the copolymer dissolves in the solvent.
  • the sex is effectively improved.
  • the sensitivity is improved in the resist composition containing the copolymer.
  • the reason why the effect of improving the solubility can be obtained is as follows. In general, the amount of each monomer used in the synthesis of the copolymer is determined according to the target value of the monomer composition to be obtained, and the average monomer composition in the copolymer after synthesis is the target.
  • the polymerization conditions and the like are set so as to be close to the monomer composition.
  • the target monomer composition varies with random copolymerization. Further, according to the knowledge of the present inventors, there is a difference in the monomer composition of the copolymer obtained due to the difference in the reaction time (polymerization rate), particularly in the early and late stages of the polymerization reaction. Copolymers whose composition differs greatly from the target value are likely to be produced. On the other hand, since the solvent used in the lithography composition is selected in accordance with the target value of the monomer composition, it is assumed that the variation with respect to the target monomer composition deteriorates the solubility in the solvent. .
  • the molecular weight of the copolymer contained in the high molecular weight fraction in the present invention corresponds to a high molecular weight region in the range of 12.5% (1/8) from the higher molecular weight in the molecular weight distribution of the entire copolymer. .
  • the copolymer of the present invention has a small variation with respect to the average monomer composition in such a high molecular weight range, and therefore a small variation with respect to the target monomer composition, so that it is considered that good solubility in a solvent can be obtained. .
  • THF Tetrahydrofuran
  • Sample in the case of a polymer: a solution in which about 20 mg of a polymer is dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 ⁇ m membrane filter
  • Sample in the case of polymerization reaction solution: a solution in which about 30 mg of the sampled polymerization reaction solution was dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 ⁇ m membrane filter
  • Flow rate 1 mL / min
  • Injection volume 0.1 mL
  • Detector differential refractometer.
  • Calibration curve I About 20 mg of standard polystyrene was dissolved in 5 mL of THF, and the solution was filtered through a 0.5 ⁇ m membrane filter.
  • the amount of monomer remaining in the polymerization reaction solution was determined by the following method. 0.5 g of the polymerization reaction solution in the reactor was collected, diluted with acetonitrile, and the total volume was adjusted to 50 mL using a volumetric flask. This diluted solution was filtered through a 0.2 ⁇ m membrane filter, and the amount of unreacted monomer in the diluted solution was determined for each monomer using a high performance liquid chromatograph HPLC-8020 (product name) manufactured by Tosoh Corporation. Asked.
  • HPLC-8020 product name
  • a separation column is manufactured by GL Sciences, and one Inertsil ODS-2 (trade name) is used.
  • the mobile phase is a water / acetonitrile gradient system, the flow rate is 0.8 mL / min, and the detector is manufactured by Tosoh Corporation.
  • Inertsil ODS-2 trade name
  • a silica gel particle size of 5 ⁇ m, a column inner diameter of 4.6 mm ⁇ column length of 450 mm was used.
  • the gradient conditions of the mobile phase were as follows, with the liquid A being water and the liquid B being acetonitrile. In order to quantify the amount of unreacted monomer, three types of monomer solutions having different concentrations were used as standard solutions.
  • the resist composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and pre-baked (PAB) at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate to form a resist film having a thickness of 300 nm.
  • PAB ArF excimer laser exposure apparatus
  • 18 shots having an area of 10 mm ⁇ 10 mm were exposed while changing the exposure amount.
  • PEB post-baking
  • a 2.38% tetrahydroxide hydroxide was used at 23.5 ° C. using a resist development analyzer (product name: RDA-806).
  • the exposure amount (mJ / cm 2 ) at the point where the exposure amount-residual film rate curve intersects a straight line with a residual film rate of 0% was determined as Eth.
  • the value of Eth represents sensitivity, and the smaller the value, the higher the sensitivity.
  • a dropping solution (total amount: 205.725 g) containing the following monomer mixture, solvent, and polymerization initiator was prepared, and this was dropped into the flask at a constant dropping rate over 4 hours from the dropping funnel. Furthermore, the temperature of 80 ° C. was maintained for 3 hours.
  • the total mass of each monomer supplied by each sampling is obtained from the mass (total supply amount) of each monomer supplied to the reactor at a constant rate for 4 hours.
  • the mass of each monomer that had been converted into a polymer was calculated for each monomer at the time of each sampling. .
  • the mass converted to the polymer between the sampling time and the sampling time was determined for each monomer, and converted into a mole fraction.
  • the value of this molar fraction is the polymer produced during each sampling, ie, the elapsed time (reaction time) from the drop from t 1 to t 2 , from t 2 to t 3 , t
  • the content ratio of structural units in the polymer produced between m and t m + 1 corresponds to Px: Py: Pz.
  • the obtained results are shown in FIGS.
  • the horizontal axis in FIG. 1 shows the reaction time on the end side of each reaction time zone (between sampling and sampling). That is, in FIG. 1, the data when the reaction time on the horizontal axis is 3 hours corresponds to the data of the polymer produced 2 to 3 hours after the start of dropping (the same applies hereinafter).
  • the horizontal axis in FIG. 11 is obtained by changing the horizontal axis in FIG. 1 to each cumulative polymerization (reaction) rate (%).
  • the reaction time in Table 3 and FIG. 2 indicates the reaction time on the end side of each reaction time zone (between sampling and sampling). That is, the data when the reaction time is 3 hours corresponds to the data of the polymer produced 2 to 3 hours after the start of dropping (hereinafter the same).
  • Fx Px / Mx
  • Fy Py / My
  • Fz Pz / Mz
  • the first composition x 0 : y 0 : z 0 was determined using the factor value and the target composition.
  • Example 1 In this example, using the first composition obtained in Reference Example 1, a polymer was produced by the method (a) according to the present invention.
  • the type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 1.
  • the following 1st solution was put into the flask provided with the nitrogen inlet, the stirrer, the condenser, the two dropping funnels, and the thermometer under nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • the following 2nd solution was dripped in the flask over 4 hours from the dropping funnel, and also 80 degreeC temperature was hold
  • the following polymerization initiator solution was dropped into the flask from another dropping funnel over 0.25 hours.
  • the reaction was stopped by cooling to room temperature.
  • the amount of monomers to be contained in the first solution was 17.4 wt% from W 0 of Reference Example 1.
  • the reference time is 4 hours, and the period during which the polymerization initiator solution is dripped (0.25 hour) is the high-speed supply period.
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the high-speed supply period is about 65% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • Example 1 in which the first solution was previously charged in the flask, the polymer composition ratio became substantially the same as the target composition immediately after the start of dropping, and in particular, the accumulation in which dropping was continued.
  • the polymer composition ratio of the polymer obtained until the polymerization (reaction) rate reaches 80% or more has a small difference from the target composition.
  • Example 1 (FIG. 2)
  • the difference in weight average molecular weight from the start of dripping to 3 hours in particular is large due to the reaction time. Is also big.
  • Example 1 (FIG. 4)
  • variation in the weight average molecular weight and molecular weight distribution by reaction time is small from immediately after the dripping start to the reaction completion time.
  • a polymer was produced by the method (b) according to the present invention using the first composition obtained in Reference Example 1.
  • the type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 1.
  • a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, two dropping funnels, and a thermometer was charged with 86.5 parts of ethyl lactate under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • the following 2nd solution was dripped in the flask over 4 hours from the dropping funnel, and also 80 degreeC temperature was hold
  • the following first solution was dropped into the flask from another dropping funnel over 0.25 hours.
  • the reaction was stopped by cooling to room temperature.
  • the amount of monomers to be contained in the first solution was 17.4 wt% from W 0 of Reference Example 1.
  • the reference time is 4 hours, and the period during which the first solution is dropped (0.25 hour) is the high-speed supply period.
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the high-speed supply period is the same as in Example 1, and is about 65% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • the polymer composition ratio was almost the same as the target composition immediately after the start of dropping, and the variation in composition ratio due to reaction time was also improved.
  • the composition ratio of the polymer obtained by the reaction time of 4 hours in which the dropping was continued is small from the target composition.
  • the polymer composition ratio becomes almost the same as the target composition immediately after the start of dropping, and in particular, cumulative polymerization (reaction) in which dropping was continued.
  • the difference between the polymer composition ratio of the polymer obtained until the rate reaches 80% or more and the target composition is small.
  • the variation in the weight average molecular weight and molecular weight distribution due to the reaction time is small from immediately after the start of dropping until the end of the reaction.
  • the polymer composition ratio (Px: Py: Pz) is closest to the target composition of 40:40:20, which is generated 1 hour to 2 hours after the start of dropping.
  • the first composition x 0 : y 0 : z 0 was determined using the factor value and the target composition.
  • a polymer was produced by the method (a) according to the present invention using the first composition obtained in Reference Example 2.
  • the type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target weight average molecular weight are the same as in Reference Example 2.
  • the following 1st solution was put into the flask provided with the nitrogen inlet, the stirrer, the condenser, the two dropping funnels, and the thermometer under nitrogen atmosphere.
  • the flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • the following 2nd solution was dripped in the flask over 4 hours from the dropping funnel, and also 80 degreeC temperature was hold
  • the following polymerization initiator solution was dropped into the flask from another dropping funnel over 0.25 hours.
  • the reaction was stopped by cooling to room temperature.
  • the amount of monomers to be contained in the first solution was a 7.6 wt% than W 0 of Reference Example 2.
  • the reference time is 4 hours, and the period during which the polymerization initiator solution is dripped (0.25 hour) is the high-speed supply period.
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the high-speed supply period is about 55% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • Example 15 from the viewpoint of the cumulative polymerization (reaction) rate (%), in Reference Example 2 (FIG. 14), the polymer composition ratio of the polymer produced immediately after the start of dropping. Greatly deviates from the target composition, and the dispersion of the polymerization composition is large.
  • Example 3 in which the first solution was charged in the flask in advance, the polymer composition ratio became almost the same as the target composition immediately after the start of dropping, and in particular, the accumulation in which dropping was continued. The difference between the polymer composition ratio of the polymer obtained until the polymerization (reaction) rate reaches 80% or more and the target composition is small.
  • Copolymer C-1 was synthesized by the following synthesis procedure.
  • a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer 56.5 parts of PGME was placed under a nitrogen atmosphere.
  • the flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • a dropping solution total amount: 173.3 g
  • Copolymer C-2 was synthesized by the following synthesis procedure.
  • Fx, Fy, and Fz were obtained.
  • Fx (m ⁇ 1) 1.17
  • Fy (m ⁇ 7) 0.84
  • Fz (m ⁇ 8) 1.02.
  • the total mass (Wo) of the first composition x 0 : y 0 : z 0 and the monomer present in the reactor was determined.
  • x0 (m-1) 20.9 mol%.
  • a mixed solution prepared at a mixing ratio of the polymerization initiator solution was dropped into the flask from another dropping funnel over 0.5 hour.
  • the weight average molecular weight of the copolymer generated at the initial stage of the polymerization process varies depending on the amount of the polymerization initiator dripped in this process, but it is set to be close to the target polymerization average molecular weight of each copolymer. Yes.
  • IPE diisopropyl ether
  • IPE diisopropyl ether
  • the obtained copolymers C-1 and C-2 were measured for weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) by the following methods.
  • Mw weight average molecular weight
  • Mw / Mn molecular weight distribution
  • the mass average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer were determined in terms of polystyrene by GPC under the following conditions (GPC conditions).
  • GPC conditions Equipment: Tosoh Corporation, Tosoh High Speed GPC Equipment HLC-8220GPC (trade name), Separation column: manufactured by Showa Denko, Shodex GPC K-805L (trade name) connected in series, Measurement temperature: 40 ° C.
  • Eluent THF
  • Sample A solution in which about 20 mg of the copolymer was dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 ⁇ m membrane filter. Flow rate: 1 mL / min, Injection volume: 0.1 mL, Detector: differential refractometer.
  • Calibration curve I About 20 mg of standard polystyrene was dissolved in 5 mL of THF, and the solution was filtered through a 0.5 ⁇ m membrane filter.
  • the copolymer was divided by GPC under the following conditions (GPC conditions). Moreover, the polymer which is the highest molecular weight body was obtained by distilling a solvent off from the solution of the fraction eluted first, and obtaining a solid substance.
  • GPC conditions Equipment: Nippon Analytical Industry, Preparative LC, LC-9105 (trade name), Separation column: manufactured by Nippon Analytical Industry, JAIGEL-2H, JAIGEL-3H (trade name) connected in series, Measurement temperature: 40 ° C.
  • the fractional monomer composition in the highest molecular weight fraction eluted first was measured by the following method.
  • a sample solution was prepared by dissolving about 5 parts by mass of solid obtained by distilling off the solvent from the most eluted high molecular weight fraction in about 95 parts by mass of deuterated dimethyl sulfoxide.
  • This sample solution was put in an NMR tube and analyzed using 1 H-NMR (manufactured by JEOL, resonance frequency: 270 MHz).
  • the monomer composition of the copolymer was calculated from the integrated intensity ratio of signals derived from each structural unit.
  • the resist composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and pre-baked (PAB) at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate to form a resist film having a thickness of 300 nm.
  • PAB ArF excimer laser exposure apparatus
  • 18 shots having an area of 10 mm ⁇ 10 mm were exposed while changing the exposure amount.
  • PEB post-baking
  • a 2.38% tetrahydroxide hydroxide was used at 23.5 ° C. using a resist development analyzer (product name: RDA-806).
  • the logarithm of the exposure amount (unit: mJ / cm 2 ) and the ratio of the remaining film thickness at the time of development for 30 seconds with respect to the initial film thickness (unit:%). (Hereinafter referred to as “residual film ratio”) was plotted to create an exposure amount-residual film ratio curve. Based on this curve, the value of the necessary exposure amount (Eth) for obtaining a remaining film rate of 0% was determined. That is, the exposure amount (mJ / cm 2 ) at the point where the exposure amount-residual film rate curve intersects a straight line with a residual film rate of 0% was determined as Eth. The value of Eth represents sensitivity, and the smaller the value, the higher the sensitivity.
  • the following 1st solution was put into the flask provided with the nitrogen inlet, the stirrer, the condenser, the dropping funnel, and the thermometer under nitrogen atmosphere.
  • the flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • the following polymerization initiator solution was dropped into the flask from the dropping device at a constant rate over 0.25 hours, and the following second solution was dropped from the dropping device into the flask at a constant rate over 4 hours. .
  • the temperature of 80 degreeC was hold
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the period when the polymerization initiator solution is dripped (high-speed supply period) is about 65% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • the obtained white powder was analyzed by 1 H-NMR and GPC to determine the average monomer composition, Mw, and Mw / Mn of the entire copolymer. Moreover, it fractionated into 8 fractions by GPC, and the fraction monomer composition in the high molecular weight fraction eluted first was calculated
  • Mw, Mw / Mn, content ratio of each monomer in each of the average monomer composition and the fractional monomer composition of the obtained copolymer A-1, and the fractional monomer for each monomer Table 12 shows the difference obtained by subtracting the content ratio in the average monomer composition from the content ratio in the composition.
  • the solubility of the obtained copolymer A-1 was evaluated by the above method. The results are shown in Table 12.
  • the following first solution was placed in a flask similar to that in Example 5 under a nitrogen atmosphere.
  • the flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • the following polymerization initiator solution was dropped into the flask from the dropping device at a constant rate over 0.25 hours, and the following second solution was dropped from the dropping device into the flask at a constant rate over 4 hours. .
  • the temperature of 80 degreeC was hold
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the period when the polymerization initiator solution is dripped is 50% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • Example 7 In this example, the following monomers (m′-7), (m′-8) and (m′-9) were polymerized.
  • the following first solution was placed in a flask similar to that in Example 5 under a nitrogen atmosphere.
  • the flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
  • the following polymerization initiator solution was dropped into the flask from the dropping device at a constant rate over 0.25 hours, and the following second solution was dropped from the dropping device into the flask at a constant rate over 4 hours. .
  • the temperature of 80 ° C. was maintained for 3 hours.
  • the polymerization initiator supplied into the reactor during the period in which the polymerization initiator solution is dripped is about 60% by mass of the total supply amount of the polymerization initiator.
  • Example 5 a copolymer was synthesized without previously putting a monomer in the flask.
  • Example 6 a copolymer was synthesized without previously putting a monomer in the flask.
  • the monomer (m′-4) was 34.00 parts
  • the monomer (m′-5) was 20.96 parts
  • the monomer (m′-6) was 18.88 parts
  • the PGMEA was 110. .76 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)) was dropped into the flask at a constant rate over 4 hours from a dropping device containing 8.197 parts. Furthermore, the temperature of 80 degreeC was hold
  • precipitation of a white precipitate (copolymer B-2) was obtained in the same manner as in Example 6, followed by filtration, washing, filtration after washing, and drying to obtain a white powder (63.0 g). Got.
  • the obtained copolymer B-2 was measured and evaluated in the same manner as in Example 5. The results are shown in Table 12.
  • Example 7 a copolymer was synthesized without previously putting a monomer in the flask.
  • copolymer A-1 is remarkably superior in solubility and sensitivity compared to the copolymer B-1. Further, copolymer A-2 obtained in Example 6 and copolymer B-2 obtained in Comparative Example 5, and copolymer A-3 obtained in Example 7 and copolymer obtained in Comparative Example 6 were used. There is a similar tendency even when each of the combined B-3s is compared.
  • the method for producing a polymer capable of improving the variation in the content ratio of the constituent units in the copolymer and the variation in the molecular weight, improving the solubility in a solvent, and the sensitivity when used in a resist composition obtained by the above production method. It is possible to provide a lithographic polymer, a resist composition using the lithographic polymer, and a method for producing a pattern-formed substrate using the resist composition.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

 共重合体における構成単位の含有比率のばらつき、および分子量のばらつきを改善でき、溶媒への溶解性、およびレジスト組成物に用いたときの感度を向上できる重合体の製造方法を提供する。反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、2種以上の単量体を重合して重合体を得る重合工程を有し、重合工程の初期に単量体を第1の組成で含有する第1の溶液を供給する。第1の溶液の供給開始後または供給開始と同時に、単量体を第2の組成で含有する第2の溶液を滴下開始する。第2の組成は得ようとする重合体の目標組成と同じであり、第1の組成は目標組成と、重合に用いられる各単量体の反応性とを加味して予め求められた組成である。また重合工程の初期における重合開始剤の滴下速度を大きくする。

Description

重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法
 本発明は重合体の製造方法、前記製造方法により得られるリソグラフィー用重合体、並びにリソグラフィー用途に好適な共重合体、およびこれらのリソグラフィー用重合体を用いたレジスト組成物、並びに前記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。
 本願は、2009年7月7日に、日本に出願された特願2009-160857号、2009年12月28日に、日本に出願された特願2009-298029号、2009年12月28日に、日本に出願された特願2009-298030号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 半導体素子、液晶素子等の製造工程においては、近年、リソグラフィーによるパターン形成の微細化が急速に進んでいる。微細化の手法としては、照射光の短波長化がある。
 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(波長:13.5nm)リソグラフィー技術が研究されている。
 また、例えば、照射光の短波長化およびパターンの微細化に好適に対応できるレジスト組成物として、酸の作用により酸脱離性基が脱離してアルカリ可溶性となる重合体と、光酸発生剤とを含有する、いわゆる化学増幅型レジスト組成物が提唱され、その開発および改良が進められている。
 ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいて用いられる化学増幅型レジスト用重合体としては、波長193nmの光に対して透明なアクリル系重合体が注目されている。
 例えば下記特許文献1には、単量体として、(A)ラクトン環を有する脂環式炭化水素基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステル、(B)酸の作用により脱離可能な基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステル、および(C)極性の置換基を有する炭化水素基または酸素原子含有複素環基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステルを用いてなるリソグラフィー用の共重合体が記載されている。
 ところで、(メタ)アクリル酸エステルの重合体はラジカル重合法で重合されるのが一般的である。一般に、モノマーが2種以上ある多元系重合体では、各モノマー間の共重合反応性比が異なるため、重合初期と重合後期で生成する重合体の共重合組成比が異なり、得られる重合体は組成分布を持つようになる。
 共重合体における構成単位の組成比にばらつきがあると、溶媒への溶解性が低くなりやすく、レジスト組成物を調製する際に、溶媒に溶解させるのに長時間を要したり、不溶分が発生することで製造工程数が増加したりする等、レジスト組成物の調製に支障を来たす場合がある。また、得られるレジスト組成物の感度が不充分となりやすい。
 これに対して、例えば下記特許文献2には、高い解像度を有するレジストを得るために、相対的に重合速度が速い単量体と遅い単量体の供給比率を前工程と後工程で変化させ、共重合組成分布の狭い重合体を得る方法が記載されている。
 また、重合過程で生成する微量の高分子量成分(ハイポリマー)も、リソグラフィー用重合体のレジスト用溶媒への溶解性やアルカリ現像液への溶解性の低下の原因となり、その結果レジスト組成物の感度が低下する。
 下記特許文献3では、かかるハイポリマーの生成を抑える方法として、重合性モノマーを含有する溶液と、重合開始剤を含有する溶液とを、各々独立した貯槽に保持し、重合開始剤を、重合性モノマーよりも先に重合系内に供給する方法が提案されている。
 一方、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。前記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共重合体が提案されている(特許文献4、5等)。
 ところで、(メタ)アクリル酸エステルの重合体はラジカル重合法で重合されるのが一般的である。一般に、単量体が2種以上ある多元系重合体では、各単量体間の共重合反応性比が異なるため、重合初期と重合後期で生成する共重合体の単量体組成が異なり、得られる共重合体は組成分布を持つようになる。このような組成分布を有する共重合体はレジスト性能を低下させやすいため、組成分布を制御する検討がなされてきた。
 例えば、特許文献6には、共重合体溶液をゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー(以下、「GPC」と記す)にて分割した10~数十個のフラクションにそれぞれ含まれる共重合体の、ラクトン骨格を有する(メタ)アクリレート単量体に由来する構成単位の含有比率(モル%)が、共重合体全体における平均の含有比率の-10~+10モル%内であると、溶剤に対する溶解性の点で好ましいことが記載されている。
 また特許文献7には、GPCにおける共重合体全体のピークの5%に相当する低分子量域での、水酸基を有する構成単位のモル組成が、共重合体全体における水酸基を有する構成単位の平均モル組成の±10%以内であると、半導体リソグラフィーにおけるパターンの微細化の点で好ましいことが記載されている。
特開2002-145955号公報 特開2001-201856号公報 特開2004-269855号公報 特開平10-319595号公報 特開平10-274852号公報 国際公開第1999/050322号パンフレット 国際公開第2005/105869号パンフレット
 しかしながら、上記特許文献2、3に記載されている方法では、リソグラフィー用重合体の溶解性、またはレジスト組成物の感度が充分に改善されない場合がある。
 本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、共重合体における構成単位の含有比率のばらつき、および分子量のばらつきを改善でき、溶媒への溶解性、およびレジスト組成物に用いたときの感度を向上できる重合体の製造方法、前記製造方法により得られるリソグラフィー用重合体、前記リソグラフィー用重合体を用いたレジスト組成物、および前記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。
 また、上記特許文献6、7に記載されるような従来の方法では、共重合体の溶剤への溶解性が必ずしも充分ではなく、更なる溶解性の向上が求められていた。
 例えば、半導体リソグラフィー用共重合体にあっては、共重合体の溶解性が不充分であると、半導体リソグラフィー用組成物を調製する際に、溶媒に溶解させるのに長時間を要したり、不溶分が発生することで製造工程数が増加したりする等の不都合を生じる。
 (1)前記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、前記反応器内で2種以上の単量体α~α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’~α’(ただし、α’~α’は単量体α~αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる共重合体(P)を得る重合方法であって、下記(I)及び(II)の工程を有する重合方法である。
 (I)前記反応器内に、前記重合開始剤を滴下する前または前記重合開始剤の滴下開始と同時に、前記反応器内に、前記単量体α~αを、各単量体の反応性比に応じて、重合初期から定常状態で重合させる割合の第1の組成で含有する第1の溶液を供給する工程。
 (II)得ようとする重合体(P)における構成単位α’~α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、前記反応器内に前記第1の溶液を供給開始した後または前記第1の溶液の供給開始と同時に、前記単量体α~αを、前記目標組成と同じ組成で含有する第2の溶液を供給する工程。
 (2)前記第1の組成は、下記(i) ~(iii)の手順により求められる請求項1に記載の重合方法。
 (i)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…tのときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α~αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、tからtm+1までの間にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’~α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
 (ii)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtm+1までの間(mは1以上の整数。)」を見つける。
 (iii)前記「tからtm+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
 なお、上記(i) ~ (iii)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α=α’/F、α=α’/F、…α=α’/Fである。
 (3)反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、前記反応器内で2種以上の単量体α~α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’~α’(ただし、α’~α’は単量体α~αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる重合体(P)を得る重合工程を有し、前記反応器内に、前記重合開始剤を滴下する前または前記重合開始剤の滴下開始と同時に、前記反応器内に、前記単量体α~αを第1の組成で含有する第1の溶液を供給開始し、前記反応器内に前記第1の溶液を供給開始した後または前記第1の溶液の供給開始と同時に、前記反応器内に前記単量体α~αを第2の組成で含有する第2の溶液を滴下開始し、前記第2の溶液の滴下開始は、前記重合開始剤の滴下開始と同時または前記重合開始剤の滴下開始より後であり、得ようとする重合体(P)における構成単位α’~α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、前記第2の組成は前記目標組成と同じであり、前記第1の組成(単位:モル%)をα:α:…:αで表わし、下記(i)~(iii)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α=α’/F、α=α’/F、…α=α’/Fであり、前記重合開始剤の滴下開始から前記第2の溶液の滴下終了までを基準時間とするとき、前記基準時間の20%が経過する以前に、前記第1の溶液の供給が終了し、前記重合開始剤の全供給量を前記基準時間で除した値を平均供給速度とするとき、前記基準時間の0%からj%(jは5~20)までの期間を、前記平均供給速度よりも高速で重合開始剤を滴下する高速供給期間とし、前記高速供給期間に前記重合開始剤の全供給量のうちの30~90質量%を前記反応器内に供給する請求項1に記載の重合体の製造方法。 
(i)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…tののときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α~αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、tからtm+1までの間にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’~α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
 (ii)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtm+1までの間(mは1以上の整数。)」を見つける。
 (iii)前記「tからtm+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
 (4)本発明の第2の態様は、上記製造方法により得られるリソグラフィー用共重合体である。
 また、本発明者らは、上記課題に鑑み、共重合体の溶解性について鋭意検討した結果、単量体が2種以上ある多元系重合体において、特に高分子量域における共重合体の単量体組成のばらつきが小さいと、溶剤への溶解性がより向上することを見出して本発明に至った。
 (5)すなわち、本発明の第3の態様は、2種以上の単量体を重合して得られる共重合体であって、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー(GPC)により得られる溶出曲線において前記共重合体に係るピークを示す溶離液を、溶出順に、体積が均等になるように8個のフラクションに分割し、得られたフラクションのうち、最も先に溶出されたフラクションに含まれる共重合体の単量体組成と、共重合体全体の単量体組成との差が、各単量体に由来する構成単位のいずれについても-3モル%以上+3モル%以下であるリソグラフィー用共重合体である。
 (6)レジスト用である(4)または(5)記載のリソグラフィー用共重合体。
 (7)本発明の第4の態様は、上記リソグラフィー用共重合体、および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含有するレジスト組成物である。
 (8)本発明の第5の態様は、上記レジスト組成物を、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、前記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である。
 上記製造方法によれば、構成単位の含有比率のばらつき、および分子量のばらつきを改善でき、溶媒への溶解性、およびレジスト組成物に用いたときの感度を向上できる、共重合体が得られる。
 上記リソグラフィー用共重合体は、構成単位の含有比率のばらつき、および分子量のばらつきが改善され、溶媒への溶解性が良好であり、レジスト組成物に用いたときに高い感度が得られる。
 また、上記リソグラフィー用共重合体は、高分子量域における共重合体の単量体組成のばらつきが小さく、溶媒への溶解性が良好である。またレジスト組成物に用いたときに高い感度が得られる。
 上記レジスト組成物は、化学増幅型であり、共重合体のレジスト溶媒への溶解性が良好であるため組成物中の不溶分が少なく、また感度に優れる。
 上記基板の製造方法によれば、欠陥が少なく、高精度の微細なレジストパターンを安定して形成できる。
参考例1の結果を示すグラフである。 参考例1の結果を示すグラフである。 実施例1の結果を示すグラフである。 実施例1の結果を示すグラフである。 実施例2の結果を示すグラフである。 実施例2の結果を示すグラフである。 参考例2の結果を示すグラフである。 参考例2の結果を示すグラフである。 実施例3の結果を示すグラフである。 実施例3の結果を示すグラフである。 参考例1の結果を示すグラフである。 実施例1の結果を示すグラフである。 実施例2の結果を示すグラフである。 参考例2の結果を示すグラフである。 実施例3の結果を示すグラフである。 溶出曲線の例を模式的に示した図である。
 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。
 本発明における重合体の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、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値である。
 本明細書において、2種以上の単量体α~α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’~α’(ただし、α’は単量体αから導かれる構成単位を表し、iは2以上n以下の整数を表わし、nは2以上の整数を表す。)からなる共重合体に関するものである。共重合体の単量体組成とは、共重合体を構成する全構成単位に対する各構成単位の含有比率(単位:モル%)を意味する。
 本明細書において、リソグラフィー用共重合体は、レジスト用共重合体、リソグラフィーにおいて用いられる反射防止膜用の共重合体など、リソグラフィー用途に好適である。
(製造方法)
<重合体(P)>
 本発明の重合体(P)は構成単位α’~α’(ただし、α’~α’は単量体α~αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。nは2以上の整数を表す。)からなる。nの上限は、本発明による効果が得られやすい点で6以下が好ましい。特に重合体(P)がレジスト用重合体である場合には、5以下がより好ましく、4以下がさらに好ましい。
 例えば、n=3である場合は、重合体(P)は構成単位α’、α’、α’からなる三元系重合体P(α’/α’/α’)であり、n=4の場合は、構成単位α’、α’、α’、α’からなる四元系重合体P(α’/α’/α’/α’)である。
 上記重合体(P)の用途は特に限定されない。例えば、リソグラフィー工程に用いられるリソグラフィー用重合体が好ましい。リソグラフィー用重合体としては、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用重合体、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。
 リソグラフィー用重合体の重量平均分子量(Mw)は1,000~200,000が好ましく、2,000~40,000がより好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.0~10.0が好ましく、1.1~4.0がより好ましい。
 重合体(P)の構成単位は、特に限定されず、用途および要求特性に応じて適宜選択される。
 前記重合体がレジスト用共重合体である場合には、酸脱離性基を有する構成単位を有することが好ましく、この他に、必要に応じてラクトン骨格を有する構成単位、親水性基を有する構成単位等の公知の構成単位を有していてもよい。レジスト用重合体(P)の重量平均分子量(Mw)は1,000~100,000が好ましく、3,000~30,000がより好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.0~3.0が好ましく、1.1~2.5がより好ましい。
 反射防止膜用重合体は、例えば、吸光性基を有する構成単位を有するとともに、レジスト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を含むことが好ましい。
 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。
 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。
 特に、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反射防止膜用重合体が、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。
 ギャップフィル膜用重合体は、例えば、狭いギャップに流れ込むための適度な粘度を有するとともに、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ことが好ましい。
 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。
<構成単位・単量体>
 重合体(P)は、その構成単位α’~α’にそれぞれ対応する単量体α~αを重合させて得られる。単量体はビニル基を有する化合物が好ましく、ラジカル重合しやすいものが好ましい。特に(メタ)アクリル酸エステルは波長250nm以下の露光光に対する透明性が高い。
 以下、重合体(P)がレジスト用重合体である場合に、好適に用いられる構成単位およびそれに対応する単量体について説明する。
[酸脱離性基を有する構成単位・単量体]
 レジスト用重合体は、酸脱離性基を有することが好ましい。「酸脱離性基」とは、酸により開裂する結合を有する基であり、前記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。
 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。前記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。
 前記(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、前記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。
 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レジスト組成物を製造する場合には、酸脱離性基を有する単量体の好ましい例として、例えば、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、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、2-イソプロピル-2-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。
 これらの中でも、1-エチルシクロヘキシルメタクリレート(実施例のm-2)、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート(実施例のm-5)、1-エチルシクロペンチルメタクリレート、2-イソプロピル-2-アダマンチルメタクリレートがより好ましい。
 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。
[極性基を有する構成単位・単量体]
 「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。
(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。
 共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、35モル%以上がより好ましい。また、感度および解像度の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
 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。
 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。
 これらの中でも、α-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン(実施例のm-1)、α-アクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン(実施例のm-4)、5-メタクリロイルオキシ-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-オンがより好ましい。
 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。
(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。
 共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。
 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。
 親水性基を有する単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシ-n-プロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシアダマンチル、2-または3-シアノ-5-ノルボルニル(メタ)アクリレート、2-シアノメチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。基板等に対する密着性の点から、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシアダマンチル、2-または3-シアノ-5-ノルボルニル(メタ)アクリレート、2-シアノメチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート等が好ましい。
 これらの中でも、メタクリル酸3-ヒドロキシアダマンチル(実施例のm-3)、2-シアノメチル-2-アダマンチルメタクリレート(実施例のm-6)がより好ましい。
 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。
[放射線を吸収する構造を有する構成単位]
 本発明の共重合体が、反射防止膜用の重合体である場合は、リソグラフィー工程において照射される放射線を吸収する分子構造を含む必要がある。
 放射線を吸収する構造は、使用する放射線の波長により異なるが、例えばKrFエキシマレーザー光に対してはナフタレン骨格やアントラセン骨格が好ましく、ArFエキシマレーザーに対してはベンゼン骨格が好ましい。
 これらの分子構造を有する構成単位を与える単量体の例として、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレンなどのスチレン類及びその誘導体、置換又は非置換のフェニル(メタ)アクリレート、置換又は非置換のナフタレン(メタ)アクリレート、置換又は非置換のアントラセンメチル(メタ)アクリレート等のエチレン性二重結合を有する芳香族含有エステル類等などを挙げることができる。
 放射線を吸収する分子構造を有する構成単位の割合は、共重合体の全構成単位(100モル%)のうち、10~100モル%が好ましい。
<重合開始剤>
 重合開始剤は、熱により分解して効率的にラジカルを発生するものが好ましく、10時間半減期温度が重合温度条以下であるものを用いることが好ましい。例えばリソグラフィー用重合体を製造する場合の、好ましい重合温度は50~150℃であり、重合開始剤としては10時間半減期温度が50~70℃のものを用いることが好ましい。また重合開始剤が効率的に分解するためには、重合開始剤の10時間半減期温度と重合温度との差が10℃以上であることが好ましい。
 重合開始剤の例としては、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(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]等のアゾ化合物、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の有機過酸化物が挙げられる。アゾ化合物がより好ましい。
 これらは市販品から入手可能である。例えばジメチル-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)、10時間半減期温度66℃)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製、V65(商品名)、10時間半減期温度51℃)等を好適に用いることができる。
<溶媒>
 本発明の重合体の製造方法においては重合溶媒を用いてもよい。重合溶媒としては、例えば、下記のものが挙げられる。
 エーテル類:鎖状エーテル(例えばジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等。)、環状エーテル(例えばテトラヒドロフラン(以下、「THF」と記すこともある。)、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」と記すこともある。)、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、メチルイソブチルケトン等。
 アミド類:N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等。
 スルホキシド類:ジメチルスルホキシド等。
 芳香族炭化水素:ベンゼン、トルエン、キシレン等。
 脂肪族炭化水素:ヘキサン等。
 脂環式炭化水素:シクロヘキサン等。
 重合溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 重合溶媒の使用量は特に限定されないが、例えば、重合反応終了時の反応器内の液(重合反応溶液)の固形分濃度が20~40質量%程度となる量が好ましい。
<重合体の製造方法>
 本発明の重合体の製造方法は、反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、前記反応器内で2種以上の単量体α~αを重合して、構成単位α’~α’からなる重合体(P)を得る重合工程を有する。 前記重合工程はラジカル重合法で行われ、本発明では、単量体および重合開始剤を反応器内に滴下しながら、前記反応器内で重合を行う滴下重合法を用いる。
 本発明では、単量体を含有する液として、単量体α~αを第1の組成で含有する第1の溶液と、単量体α~αを第2の組成で含有する第2の溶液を用いる。第1の溶液および第2の溶液は溶媒を含有することが好ましい。
[第2の溶液]
 第2の溶液における単量体の含有比率(第2の組成)は、得ようとする重合体(P)における構成単位α’~α’の含有比率を表す目標組成と同じである。
 例えば、重合体(P)が、単量体x、y、zを共重合させて得られる3元系の重合体であって、目標組成(モル%、以下同様。)がx’:y’:z’であるとき、第2の組成(モル%、以下同様。)x:y:zはx’:y’:z’と同じにする。
 第2の溶液は滴下により反応器に供給する。
[第1の溶液]
 第1の溶液における単量体の含有比率(第1の組成)は、重合体(P)における目標組成と、重合に用いられる各単量体の反応性とを加味して予め求められた組成である。
 具体的に第1の組成は、反応器内に存在する単量体の含有比率が第1の組成であるとき、前記反応器内に上記第2の溶液が滴下されると、滴下直後に生成される重合体分子の構成単位の含有比率が目標組成と同じになるように、設計された組成である。この場合、滴下直後に生成される重合体分子の構成単位の含有比率が、滴下された第2の溶液の単量体の含有比率(目標組成)と同じであるから、滴下直後に反応器内に残存する単量体の含有比率は常に一定(第1の組成)となる。したがって、かかる反応器内に第2の溶液の滴下を継続して行うと、常に目標組成の重合体分子が生成し続けるという定常状態が得られる。
 かかる定常状態が得られるような第1の組成が存在することは、本発明より前には知られておらず、本発明者等によって初めて得られた知見である。第1の組成の設計方法は後述する。
 第1の溶液は、予め反応器内に仕込んでおいてもよく、滴下等により反応器に徐々に供給してもよく、これらを組み合わせてもよい。
[重合開始剤]
 重合開始剤は滴下により反応器に供給する。第2の溶液に重合開始剤を含有させてもよい。第1の溶液を滴下する場合は、前記第1の溶液に重合開始剤を含有させてもよい。第1の溶液、第2の溶液とは別に、重合開始剤を含有する溶液(重合開始剤溶液)を滴下してもよい。これらを組み合わせてもよい。
 重合開始剤の使用量(全供給量)は、重合開始剤の種類に応じて、また得ようとする重合体(P)の重量平均分子量の目標値に応じて設定される。
 例えば、本発明における重合体(P)がリソグラフィー用重合体である場合、反応器に供給される単量体の合計(全供給量)の100モル%に対して、重合開始剤の使用量(全供給量)は1~25モル%の範囲が好ましく、1.5~20モル%の範囲がより好ましい。
[単量体の含有量]
 重合に使用される単量体の合計量(単量体の全供給量)は、第1の溶液に含まれる単量体の合計量と、第2の溶液に含まれる単量体の合計量の総和であり、得ようとする重合体(P)の量に応じて設定される。
 また単量体の全供給量のうち、第1の溶液に含まれる単量体の合計量が占める割合が少なすぎると、第1の溶液を用いることによる所期の効果が充分に得られず、多すぎると重合工程の初期に生成される重合体の分子量が高くなりすぎる。したがって、単量体の全供給量に対して、第1の溶液に含まれる単量体の合計量は3~40質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましい。
[重合工程]
 重合工程において、反応器内に重合開始剤を滴下したときに、前記反応器内に第1の溶液が存在していることが必要である。したがって、反応器内に重合開始剤を滴下する前または重合開始剤の滴下開始と同時に、前記反応器内に第1の溶液を供給開始する。
 また反応器内に第2の溶液を滴下したときに、前記反応器内に第1の溶液と重合開始剤が存在していることが必要である。したがって、反応器内に第1の溶液を供給開始した後または第1の溶液の供給開始と同時に、前記反応器内に第2の溶液を滴下開始する。前記第2の溶液の滴下開始は、前記重合開始剤の滴下開始と同時または前記重合開始剤の滴下開始より後である。重合開始剤の滴下開始と第2の溶液の滴下開始は同時であることが好ましい。
 第2の溶液の滴下は、連続的でもよく、断続的でもよく、滴下速度が変化してもよい。生成される重合体の組成および分子量をより安定させるためには、連続的に、一定速度で滴下することが好ましい。
 第1の溶液を滴下により供給する場合、連続的でもよく、断続的でもよく、滴下速度が変化してもよい。生成される重合体の組成および分子量をより安定させるためには、連続的に、一定速度で滴下することが好ましい。
 第1の溶液は、重合工程の初期に、その全量を供給することが好ましい。具体的には、重合開始剤の滴下開始から第2の溶液の滴下終了までを基準時間とするとき、前記基準時間の20%が経過する以前に、第1の溶液の供給を終了する。例えば基準時間が4時間である場合は、重合開始剤の滴下開始から48分経過する以前に、第1の溶液の全量を反応器内に供給する。
 第1の溶液の供給終了は、基準時間の15%以前が好ましく、10%以前がより好ましい。
 また基準時間の0%の時点で第1の溶液の全量が供給されていてもよい。すなわち重合開始剤の滴下開始前に、反応器内に第1の溶液の全量を仕込んでおいてもよい。
 重合開始剤は、重合工程の初期における供給量を多くする。具体的には重合開始剤の全供給量を基準時間で除した値を平均供給速度Vjとするとき、基準時間の0%からj%(jは5~20)までの期間を、平均供給速度Vjよりも高速で重合開始剤を滴下する重合開始剤の高速供給期間とする。
 重合開始剤の高速供給期間の開始時点は基準時間の開始時であり、基準時間の0%である。重合開始剤の高速供給期間の終了時点は、基準時間のj%が経過した時点である。前記j%は5~20%の範囲内であり、5.5~17.5%が好ましく、6~15%がより好ましい。
 高速供給期間中に反応器内に供給される重合開始剤は、重合開始剤の全供給量のうちの30~90質量%である。前記高速供給期間中の重合開始剤の供給量によって、重合工程の初期において生成される重合体の重量平均分子量が変化する。したがって、高速供給期間中の重合開始剤の最適な供給量は、単量体の種類、単量体の供給速度、重合開始剤の種類、重合条件等によっても異なるが、特に重合工程の初期に生成される重合体の重量平均分子量が目標値に近くなるように設定することが好ましい。例えば重合開始剤の全供給量の35~85質量%が好ましく、40~80質量%がより好ましい。
 高速供給期間中の重合開始剤の滴下速度は、前記平均供給速度より高い状態が保たれていればよく、途中で滴下速度を変更してもよい。
 高速供給期間の終了後の重合開始剤の滴下速度は、前記平均供給速度よりも低速であればよく、途中で滴下速度を変更してもよい。また、滴下は連続的でもよく断続的でもよい。
 重合開始剤の滴下終了は、第1の溶液の供給終了より後、または第1の溶液の供給終了と同時であることが好ましい。
 重合開始剤の滴下終了と第2の溶液の滴下終了は同時であることが好ましいが、本発明の効果を妨げない範囲で、若干前後してもよい。
 重合工程の好ましい態様としては、以下の(a)、(b)が挙げられる。
 (a)予め反応器内に、単量体α~αを第1の組成で含有する第1の溶液を仕込んでおき、反応器内を所定の重合温度まで加熱した後、前記反応器内に、重合開始剤の一部を含む重合開始剤溶液と、単量体α~αを第2の組成で含有するとともに、重合開始剤の残部を含む第2の溶液をそれぞれ滴下する。重合開始剤溶液と第2の溶液は同時に滴下開始するか、または重合開始剤溶液を先に滴下開始する。同時が好ましい。重合開始剤溶液の滴下開始から第2の溶液の滴下開始までの時間は0~10分が好ましい。
 滴下速度はそれぞれ一定であることが好ましい。重合開始剤溶液は第2の溶液よりも先に滴下を終了する。
 本態様において、基準時間の開始、すなわち重合開始剤の滴下開始は、重合開始剤溶液の滴下開始時である。本態様では、重合開始剤の滴下開始前に第1の溶液の全量が反応器内に供給される。すなわち第1の溶液の供給終了は基準時間の0%である。高速供給期間は重合開始剤溶液が滴下されている期間である。前記高速供給期間に反応器内に供給される重合開始剤の量は、重合開始剤溶液に含まれる重合開始剤の量と、重合開始剤溶液が滴下されている期間に滴下される第2の溶液に含まれる重合開始剤の量の合計である。重合開始剤の滴下終了は、第2の溶液の滴下終了時である。
 (b)反応器内に溶媒のみを仕込み、所定の重合温度まで加熱した後、単量体α~αを第1の組成で含有するとともに、重合開始剤の一部を含む第1の溶液と、単量体α~αを第2の組成で含有するとともに、重合開始剤の残部を含む第2の溶液をそれぞれ滴下する。両液は同時に滴下開始するか、または第1の溶液を先に滴下開始する。第1の溶液の滴下開始から第2の溶液の滴下開始までの時間は0~10分が好ましい。
 滴下速度はそれぞれ一定であることが好ましい。第2の溶液よりも第1の溶液の方が先に滴下を終了する。
 本態様において、重合開始剤の滴下開始は、第1の溶液の滴下開始時である。高速供給期間は第1の溶液が滴下されている期間である。前記高速供給期間に反応器内に供給される重合開始剤の量は、第1の溶液に含まれる重合開始剤の量と、第1の溶液が滴下されている期間に滴下される第2の溶液に含まれる重合開始剤の量の合計である。重合開始剤の滴下終了は、第2の溶液の滴下終了時である。
 本発明の方法によれば、前記定常状態が得られるように単量体の含有比率が設計された第1の溶液と第2の溶液を用いることにより、重合反応の開始直後から目標組成とほぼ同じ組成の重合体分子が生成され、その状態が継続される。
 したがって、重合工程後に得られる重合体(P)において、構成単位の含有比率のばらつきが小さくなり、これによって溶媒への溶解性が向上し、レジスト組成物に用いた際の感度が向上する。
 またこれと同時に、単量体を含む第2の溶液とは別に、単量体を含む第1の溶液を重合工程の初期までに供給するとともに、重合工程の初期を重合開始剤の高速供給期間とすることにより、後述の実施例に示されるように、重合工程において、反応時間による重量平均分子量のばらつきが低減され、溶媒への溶解性が向上し、レジスト組成物に用いた際の感度が向上する。これは、重量平均分子量が高すぎる重合体分子の生成が抑えられたためと考えられる。
 したがって、本発明によれば、溶媒への溶解性が良好であり、レジスト組成物に用いた際には高い感度を有する重合体(P)を再現性良く得ることができる。
 なお、本発明の重合体はレジスト用途以外の用途にも適用可能であり、溶解性の向上効果が得られるほか、各種性能の向上が期待できる。
<第1の組成の設計方法>
 以下、第1の組成の設計方法を説明する。
 得ようとする重合体(P)における構成単位の含有比率(目標組成、単位:モル%)が、α’:α’:…:α’であるとき、第1の組成(単位:モル%)をα:α:…:αで表わし、下記(i)~(iii)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α=α’/F、α=α’/F、…α=α’/Fとする。
 (i)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t3、~tのときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α~αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、tからtm+1までの間にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’~α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
 (ii)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtm+1までの間(mは1以上の整数。)」を見つける。
 (iii)前記「tからtm+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
 より具体的に説明すると、例えば、重合体(P)が、単量体x、y、zを共重合させて得られる3元系の重合体であって、目標組成がx’:y’:z’であるとき、第1の組成(モル%、以下同様。)x:y:zは、下記の方法で求められるファクターFx、Fy、Fzを用いて、x=x’/Fx、y=y’/Fy、z=z’/Fzにより算出される値とする。
[ファクターFx、Fy、Fzの求め方]
 以下、重合体(P)が3元系の重合体である場合を例に挙げて説明するが、2元系または4元系以上でも同様にしてファクターを求めることができる。
 (1)まず、単量体組成が目標組成x’:y’:z’と同じである単量体混合物と溶媒と重合開始剤を含有する滴下溶液を、反応器内に一定の滴下速度vで滴下する。反応器内には、予め溶媒のみを入れておく。
 滴下開始からの経過時間がt、t、t…tのときに、それぞれ反応器内に残存している単量体x、y、zの組成(モル%)Mx:My:Mzと、tからtまでの間、tからtまでの間、tからtm+1までの間にそれぞれ生成した重合体における構成単位の比率(モル%)Px:Py:Pzを求める。
 (2)Px:Py:Pzが、目標組成x’:y’:z’に最も近い時間帯「tからtm+1までの間(mは1以上の整数。)」を見つける。
 (3)その「tからtm+1までの間」におけるPx:Py:Pzの値と、経過時間tにおけるMx:My:Mzの値とから、下記式により、ファクターFx、Fy、Fzを求める。
Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mz。
 ファクターFx、Fy、Fzは、各単量体の相対的な反応性を反映する値であり、重合に用いられる単量体の組み合わせまたは目標組成が変わると変化する。
 (4)また、好ましくは、最初の滴下溶液に含まれていた単量体混合物100質量%のうち、上記経過時間tにおいて、反応器内に存在する単量体の合計質量が占める割合(W質量%)を求める。
 本発明の方法において、単量体の全供給量のうち、第1の溶液に含まれる単量体の合計量が占める割合をW質量%とすると、重合反応の開始直後から目標組成とほぼ同じ組成の重合体分子が生成される効果が得られやすい。
<レジスト組成物>
 本発明のレジスト組成物は、本発明のリソグラフィー用重合体をレジスト溶媒に溶解して調製される。レジスト溶媒としては、重合体の製造に用いた上記重合溶媒と同様のものが挙げられる。
 本発明のレジスト組成物が化学増幅型レジスト組成物である場合は、さらに活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、光酸発生剤という。)を含有させる。
(光酸発生剤)
 光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物において公知の光酸発生剤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。
 レジスト組成物における光酸発生剤の含有量は、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。
(含窒素化合物)
 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。すなわち、レジストパターンの断面形状が矩形により近くなる。また半導体素子の量産ライン等では、レジスト膜に光を照射し、次いでベーク(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あるが、そのような放置(経時)による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。
 レジスト組成物における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。
(有機カルボン酸、リンのオキソ酸またはその誘導体)
 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。
 レジスト組成物における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。
(添加剤)
 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。前記添加剤は、前記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、適宜決めればよい。
<パターンが形成された基板の製造方法>
 本発明の、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基板の被加工面上に、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、前記レジスト組成物が塗布された基板を、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、レジスト膜に対して、フォトマスクを介して露光を行い潜像を形成する。露光光としては、250nm以下の波長の光が好ましい。例えば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光が好ましく、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、前記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。
 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。
 本発明の製造方法により得られるリソグラフィー用重合体は、溶媒への溶解性に優れるとともに、高い感度のレジスト膜を形成できる。
 したがって、レジスト組成物を調製する際のレジスト溶媒への重合体の溶解を容易にかつ良好に行うことができる。またレジスト組成物はアルカリ現像液に対する優れた溶解性が得られ、感度の向上に寄与する。またレジスト組成物中の不溶分が少ないため、パターン形成において、前記不溶分に起因する欠陥が生じにくい。
 したがって本発明の基板の製造方法によれば、本発明のレジスト組成物を用いることによって、基板上に欠陥の少ない、高精度の微細なレジストパターンを安定して形成できる。また、高感度および高解像度のレジスト組成物の使用が要求される、波長250nm以下の露光光を用いるフォトリソグラフィーまたは電子線リソグラフィー、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を使用するリソグラフィーによる、パターン形成にも好適に用いることができる。
 なお、波長250nm以下の露光光を用いるフォトリソグラフィーに用いられるレジスト組成物を製造する場合には、重合体が前記露光光の波長において透明であるように、単量体を適宜選択して用いることが好ましい。
<共重合体のGPCによる分割>
 また、本発明の共重合体は、GPCにより得られる溶出曲線において共重合体に係るピークを示す溶離液を、溶出順に、体積が均等になるように8個のフラクションに分割し、得られたフラクションのうち、最も先に溶出されたフラクションに含まれる共重合体の単量体組成と、共重合体全体の単量体組成との差が、各単量体に由来する構成単位のいずれについても-3モル%以上+3モル%以下である。
 図16は、GPCにおける溶出曲線の例を模式的に示したものであり、横軸はカラムから流出して検出器を通過する溶離液の累積値で表わされる溶出体積V(溶出速度×溶出時間)、縦軸は前記検出器を通過する際に検出される信号強度を表す。一般に、GPCを用いて、重合体の分子量分布の測定を行う場合、溶出体積Vが増大するにしたがって、検出器を通過する溶離液中の重合体の分子量の対数が単調に減少する。すなわち分子量が大きいほど、カラムからの溶出が早い。また信号強度は、検出器を通過する溶離液中における重合体の存在量に比例する。
 本明細書における「GPCにより得られる溶出曲線において共重合体に係るピークを示す溶離液」とは、溶出曲線における信号強度のピークスタート(図中符号Sで示す。)からピークエンド(図中符号Eで示す。)までの間に検出器を通過する溶離液を意味する。
 なお、溶出曲線にベースラインBを引き、溶出体積の小さい側での溶出曲線とベースラインBとの交点をS、溶出体積の大きい側での溶出曲線とベースラインとの交点をEとする。
 また「ピークを示す溶離液を、溶出順に、体積が均等になるように8個のフラクションに分割する」とは、ピークスタートSからピークエンドEまでの溶出体積Vを、図16中に破線で示すように、溶出順に、均等に8個に分割し、分割後の各溶出体積に該当する溶離液を、それぞれフラクションとして分取することを意味する。すなわち、図16に示すように、溶出体積がV1~V2の間に得られるフラクションF1、溶出体積がV2~V3の間に得られるフラクションF2、溶出体積がV3~V4の間に得られるフラクションF3、溶出体積がV4~V5の間に得られるフラクションF4、溶出体積がV5~V6の間に得られるフラクションF5、溶出体積がV6~V7の間に得られるフラクションF6、溶出体積がV7~V8の間に得られるフラクションF7、溶出体積がV8~V9の間に得られるフラクションF8の、8個のフラクションをそれぞれ分けて収集する。
 そして本発明では、得られた8個のフラクションのうち、最も先に溶出されたフラクションについて、前記フラクションに含まれる共重合体の単量体組成(以下、分画単量体組成ということもある。)を測定する。最も先に溶出されたフラクションとは、溶出体積Vが最も小さいフラクションであり、図16においては溶出体積がV1~V2の間に得られるフラクションF1である。溶出体積がより小さいフラクションには、より高分子量の共重合体が含まれる。本明細書において、最も先に溶出されたフラクションを「高分子量フラクション」ということもある。
 フラクションに含まれる共重合体の単量体組成は、GPCにより分取した液、すなわちフラクションをH-NMRで分析することによって測定できる。
<共重合体の全体の単量体組成の測定>
 また本発明では、GPCにより分割する前の共重合体全体の単量体組成(以下、平均単量体組成ということもある。)も測定する。
 本発明における平均単量体組成は、赤外線スペクトロスコピー(IR)や、核磁気共鳴スペクトロスコピー(NMR)等で分析することができるが、好ましくは共重合体のH-NMRを測定し、得られる特定のHシグナル強度の比率から平均単量体組成を計算することによって、より正確な値を得ることができる。
 本発明の共重合体は、分画単量体組成と平均共単量体組成との差が、各単量体に由来する構成単位のいずれについても-3モル%以上+3モル%以下であり、好ましくは-2.6モル%以上+2.6モル%以下である。
 例えば、共重合体が構成単位α’、α’、α’からなる三元系重合体である場合、平均単量体組成における構成単位α’、α’、α’の組成比(含有比率ということもある。単位:モル%)を、それぞれXモル%、Yモル%、Zモル%とすると、分画単量体組成における構成単位α’の含有比率(単位:モル%)は、(X-3)モル%以上、(X+3)モル%以下の範囲内であり、好ましくは(X-2.6)モル%以上、(X+2.6)モル%以下である。
 また分画単量体組成における構成単位α’の含有比率(単位:モル%)は、(Y-3)モル%以上、(Y+3)モル%以下の範囲内であり、好ましくは(Y-2.6)モル%以上、(Y+2.6)モル%以下である。
 同様に、分画単量体組成における構成単位α’の含有比率(単位:モル%)は、(Z-3)モル%以上、(Z+3)モル%以下の範囲内であり、好ましくは(Z-2.6)モル%以上、(Z+2.6)モル%以下である。
 前記高分子量フラクションにおける分画単量体組成と、全体の平均単量体組成との差が±3モル%以内であると、後述の実施例に示されるように、共重合体の溶剤に対する溶解性が効果的に向上する。また前記共重合体を含むレジスト組成物において感度が向上する。
 かかる溶解性向上の効果が得られる理由としては、以下のことが考えられる。
 一般に、共重合体の合成における各単量体の使用量は、得ようとする単量体組成の目標値に応じて決められ、合成後の共重合体における平均単量体組成が、前記目標の単量体組成に近くなるように重合条件等が設定される。
 しかしながら、多くの場合、共重合させる単量体の共重合反応性比が互いに異なるため、ランダムに共重合せずに、目標の単量体組成に対してばらつきが生じる。また、本発明者等の知見によれば、反応時間(重合率)の違いによっても得られる共重合体の単量体組成に差が生じ、特に重合反応の初期および後期においては、単量体組成が目標値とは大きく異なる共重合体が生成されやすい。
 一方、リソグラフィー用組成物に用いられる溶剤は、単量体組成の目標値に合わせて選択されているため、目標の単量体組成に対するばらつきが、溶剤への溶解性を悪化させると推察される。
 特に、一般に、高分子量体ほど溶剤に対する溶解性が低いため、高分子量域における単量体組成のばらつきは、溶解性をより悪化させると考えられる。
 本発明における高分子量フラクションに含まれる共重合体の分子量は、共重合体全体の分子量分布のうち、分子量が高い方から12.5%(8分の1)の範囲の高分子量域に相当する。本発明の共重合体は、かかる高分子量域において、平均単量体組成に対するばらつきが小さく、したがって、目標の単量体組成に対するばらつきが小さいため、溶剤に対する良好な溶解性が得られると考えられる。
 また、高分子量域における単量体組成のばらつきが小さいことから、共重合体全体における単量体組成のばらつきも低減されていると推測され、したがってレジスト組成物としたときに高い感度が得られると考えられる。
 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、参考例および比較例中「部」とあるのは、特に断りのない限り「質量部」を示す。
<実施例1~3、参考例1~2、比較例1~2>
 実施例1~3、参考例1~2、比較例1~2について、測定方法および評価方法は以下の方法を用いた。
(重量平均分子量の測定)
 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(重合体の場合):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、
 試料(重合反応溶液の場合):サンプリングした重合反応溶液の約30mg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。
 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)。
(単量体の定量)
 重合反応溶液中に残存する単量体量は次の方法で求めた。
 反応器内の重合反応溶液を0.5g採取し、これをアセトニトリルで希釈し、メスフラスコを用いて全量を50mLとした。この希釈液を0.2μmのメンブレンフィルターで濾過し、東ソー社製、高速液体クロマトグラフHPLC-8020(製品名)を用いて、前記希釈液中の未反応単量体量を、単量体ごとに求めた。
 この測定において、分離カラムはジーエルサイエンス社製、Inertsil ODS-2(商品名)を1本使用し、移動相は水/アセトニトリルのグラジエント系、流量0.8mL/min、検出器は東ソー社製、紫外・可視吸光光度計UV-8020(商品名)、検出波長220nm、測定温度40℃、注入量4μLで測定した。なお、分離カラムであるInertsil ODS-2(商品名)は、シリカゲル粒径5μm、カラム内径4.6mm×カラム長さ450mmのものを使用した。また、移動相のグラジエント条件は、A液を水、B液をアセトニトリルとし、下記の通りとした。また、未反応単量体量を定量するために、濃度の異なる3種類の各単量体溶液を標準液として用いた。
 測定時間0~3分:A液/B液=90体積%/10体積%。
 測定時間3~24分:A液/B液=90体積%/10体積%から、50体積%/50体積%まで。
 測定時間24~36.5分:A液/B液=50体積%/50体積%から、0体積%/100体積%まで。
 測定時間36.5~44分:A液/B液=0体積%/100体積%。
(重合体の溶解性の評価)
 重合体の20部とPGMEAの80部とを混合し、25℃に保ちながら撹拌を行い、目視で完全溶解を判断し、完全溶解するまでの時間を計測した。
(レジスト組成物の感度の評価)
 レジスト組成物を6インチシリコンウエハー上に回転塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間のプリベーク(PAB)を行い、厚さ300nmのレジスト膜を形成した。ArFエキシマレーザー露光装置(リソテックジャパン社製、製品名:VUVES-4500)を用い、露光量を変えながら10mm×10mmの面積の18ショットを露光した。次いで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社製、製品名:RDA-806)を用い、23.5℃にて2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で65秒間現像した。各露光量のレジスト膜それぞれについて、現像中のレジスト膜厚の経時変化を測定した。
 得られたレジスト膜厚の経時変化のデータを基に、露光量(単位:mJ/cm)の対数と、初期膜厚に対する30秒間現像した時点での残存膜厚の割合率(単位:%、以下残膜率という。)との関係をプロットして、露光量-残膜率曲線作成した。この曲線に基づいて、残膜率0%とするための必要露光量(Eth)の値を求めた。すなわち、露光量-残膜率曲線が、残膜率0%の直線と交わる点における露光量(mJ/cm)をEthとして求めた。このEthの値は感度を表し、この値が小さいほど、感度が高いことを示す。
<参考例1:第1の組成の設計>
 本例は、下記式(m-1)、(m-2)、(m-3)で表される単量体m-1、m-2、m-3を重合して、目標組成がm-1:m-2:m-3=40:40:20(モル%)、重量平均分子量の目標値が10,000の重合体を製造する場合の、第1の組成を求めた例である。
 本例で使用した重合開始剤はジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(前記V601(商品名))である。重合温度は80℃とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを67.8部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の単量体混合物、溶媒、および重合開始剤を含む滴下溶液(全量は205.725g)を調製し、これを滴下漏斗より4時間かけて一定の滴下速度でフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。滴下溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
 単量体m-1を28.56部(40モル%)、
 単量体m-2を32.93部(40モル%)、
 単量体m-3を19.82部(20モル%)、
 乳酸エチルを122.0部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを2.415部(単量体の全供給量に対して2.5モル%)。
 上記滴下溶液の滴下開始から0.5,1,2,3,4,5,6,7時間後に、それぞれフラスコ内の重合反応溶液を0.5gサンプリングし、単量体m-1~m-3の定量をそれぞれ行った。これにより各サンプリング時において反応器内に残存している各単量体の質量がわかる。その結果、例えば滴下開始から2時間後と3時間後の結果は表1の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 次いで、各単量体の分子量を用いて、各サンプリング時において反応器内に残存している各単量体のモル分率(Mx:My:Mzに該当する。)に換算した。
 その結果、例えば滴下開始から2時間後と3時間後の結果は表2の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 一方、4時間一定速度で反応器に供給された各単量体の質量(全供給量)から、各サンプリング時までに供給された各単量体の合計質量を求め、これから各サンプリング時において反応器内に残存している各単量体の質量を引くことで、各サンプリング時において、それまでに供給された単量体のうち重合体へ転化したものの質量を、各単量体について計算した。
 次いで差分データをとることによって、サンプリング時とサンプリング時の間に重合体へ転化したもの質量を、各単量体について求め、モル分率に換算した。このモル分率の値は、各サンプリング時とサンプリング時の間に生成した重合体、すなわち滴下からの経過時間(反応時間)がtからtまでの間、tからtまでの間、tからtm+1の間にそれぞれ生成した重合体における構成単位の含有比率(以下、重合体組成比ということもある。)Px:Py:Pzに該当する。
 得られた結果を図1及び図11に示す。図1の横軸は、各反応時間帯(サンプリング時とサンプリング時の間)の終了側の反応時間を示している。すなわち、図1において、横軸の反応時間が3時間のときのデータは、滴下開始から2時間後~3時間後に生成した重合体のデータに該当する(以下、同様)。また、図11の横軸は、図1の横軸を、各累積重合(反応)率(%)に変更したものである。
 また、各反応時間にサンプリングした重合反応溶液について、GPC測定により重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。結果を表3および図2に示す。
 表3および図2における反応時間は、各反応時間帯(サンプリング時とサンプリング時の間)の終了側の反応時間を示している。すなわち、反応時間が3時間のときのデータは、滴下開始から2時間後~3時間後に生成した重合体のデータに該当する(以下、同様)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 図1の結果に示されるように、重合体組成比(Px:Py:Pz)が、目標組成である40:40:20に最も近いのは、滴下開始から2時間後~3時間後に生成した重合体であり、Px:Py:Pz=41.05:38.47:20.48であった。
 この値と、滴下開始からの経過時間が2時間後におけるMx:My:Mzの値(表2)を用い、Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mzより、ファクターFx、Fy、Fzを求めると、Fx=1.27、Fy=0.76、Fz=1.22となる。
 前記ファクターの値と、目標組成を用いて第1の組成x:y:zを求めた。
=40/Fx=40/1.27=31.3モル%。
=40/Fy=40/0.76=52.4モル%。
=20/Fz=20/1.22=16.3モル%。
[Wの算出]
 最初の滴下溶液に含まれていた単量体混合物(合計81.31部)を100質量%とすると、滴下開始からの経過時間が2時間後において反応器内に存在する単量体の合計質量(表1より14.13部)が占める割合(W)は17.4質量%となる。
<実施例1>
 本例では、参考例1で求めた第1の組成を用い、本発明に係る前記(a)の方法で重合体を製造した。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例1と同じである。
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、下記の第1の溶液を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の第2の溶液を滴下漏斗より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。また、第2の溶液の滴下開始と同時に、下記の重合開始剤溶液を別の滴下漏斗より0.25時間かけてフラスコ内に滴下した。第2の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
 単量体の全供給量のうち、第1の溶液に含有させる単量体の量は、参考例1のWより17.4質量%とした。
 本例において、基準時間は4時間であり、重合開始剤溶液が滴下されている期間(0.25時間)が高速供給期間である。すなわち、高速供給期間(0~j%)は基準時間の0~6.25%(j=6.25%)である。高速供給期間中に反応器内に供給される重合開始剤は、重合開始剤の全供給量のうちの約65質量%である。
(第1の溶液)
 単量体m-1を3.87部(31.3モル%)、
 単量体m-2を7.46部(52.4モル%)、
 単量体m-3を2.80部(16.3モル%)、
 乳酸エチルを96.5部。
(第2の溶液)
 単量体m-1を23.34部(40モル%)、
 単量体m-2を26.91部(40モル%)、
 単量体m-3を16.20部(20モル%)、
 乳酸エチルを98.9部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを0.670部(単量体の全供給量に対して0.7モル%)。
(重合開始剤溶液)
 乳酸エチルを1.9部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを1.243部(単量体の全供給量に対して1.3モル%)。
 参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図3に示す。また、図12は、図3の横軸を、各累積重合(反応)率(%)に変更したものである。
 また参考例1と同様にして、各反応時間にサンプリングした重合反応溶液について、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。結果を表4および図4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 図1と図3の結果を比べると、参考例1(図1)では、滴下開始直後に生成された重合体の重合体組成比は目標組成から大きく外れており、また反応時間によって重合体組成のばらつきが大きい。
 これに対して、予め、フラスコ内に第1の溶液を仕込んだ実施例1(図3)では、滴下開始直後から、重合体組成比が目標組成とほぼ同じになり、反応時間による組成比のばらつきも改善された。特に、滴下を継続した反応時間4時間までに得られる重合体の重合体組成比は、目標組成との差が小さい。
 また、図11と図12の結果を比べると、累積重合(反応)率(%)の観点からも、参考例1(図11)では、滴下開始直後に生成された重合体の重合体組成比は目標組成から大きく外れており、重合組成のばらつきが大きい。
 これに対して、予めフラスコ内に第1の溶液を仕込んだ実施例1(図12)では、滴下開始直後から、重合体組成比が目標組成とほぼ同じになり、特に、滴下を継続した累積重合(反応)率が80%以上に到達するまでに得られる重合体の重合体組成比は、目標組成との差が小さい。
 また図2と図4の結果を比べると、参考例1(図2)においては、特に滴下開始から3時間までの重量平均分子量は、その後の重量平均分子量との差が大きく、反応時間によるばらつきも大きい。
 これに対して、実施例1(図4)では、滴下開始直後から反応終了時まで、反応時間による重量平均分子量および分子量分布のばらつきが小さい。
[重合体の精製]
 反応時間7時間が経過した後に、室温まで冷却して反応を停止させ、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)に撹拌しながら滴下し、白色の析出物(重合体P1)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=90/10容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、重合体湿粉160gを得た。この重合体湿粉のうち10gを減圧下40℃で約40時間乾燥した。得られた重合体P1について、Mw、Mw/Mnを求め、溶解性の評価を行った。結果を表10に示す。
[レジスト組成物の製造]
 上記重合体湿粉の残りを、PGMEAの880gへ投入し、完全に溶解させて重合体溶液とした後、孔径0.04μmのナイロン製フィルター(日本ポール社製、P-NYLON N66FILTER0.04M(商品名))へ通液して、重合体溶液を濾過した。
 得られた重合体溶液を減圧下で加熱してメタノールおよび水を留去し、さらにPGMEAを留去し、重合体の濃度が25質量%の重合体P1溶液を得た。この際、最高到達真空度は0.7kPa、最高溶液温度は65℃、留去時間は8時間であった。
 得られた重合体P1溶液の400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、孔径0.1μmのメンブレンフィルターで濾過し、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上記の方法で感度を評価した。結果を表10に示す。
<実施例2>
 本例では、参考例1で求めた第1の組成を用い、本発明に係る前記(b)の方法で重合体を製造した。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例1と同じである。
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチル86.5部を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の第2の溶液を滴下漏斗より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。また、第2の溶液の滴下開始と同時に、下記第1の溶液を別の滴下漏斗より0.25時間かけてフラスコ内に滴下した。第2の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
 単量体の全供給量のうち、第1の溶液に含有させる単量体の量は、参考例1のWより17.4質量%とした。
 本例において、基準時間は4時間であり、第1の溶液が滴下されている期間(0.25時間)が高速供給期間である。すなわち、高速供給期間(0~j%)は基準時間の0~6.25%(j=6.25%)である。高速供給期間中に反応器内に供給される重合開始剤は、実施例1と同じであり、重合開始剤の全供給量のうちの約65質量%である。
(第1の溶液)
 単量体m-1を3.87部(31.3モル%)、
 単量体m-2を7.46部(52.4モル%)、
 単量体m-3を2.80部(16.3モル%)、
 乳酸エチルを11.9部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを1.243部(単量体の全供給量に対して1.3モル%)。
(第2の溶液)
 単量体m-1を23.34部(40モル%)、
 単量体m-2を26.91部(40モル%)、
 単量体m-3を16.20部(20モル%)、
 乳酸エチルを98.9部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを0.670部(単量体の全供給量に対して0.7モル%)。
 参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の組成比(重合体組成比)を求めた。その結果を図5及び図13に示す。なお、図13は、図5の横軸を、各累積重合(反応)率(%)に変更したものである。
 また参考例1と同様にして、各反応時間にサンプリングした重合反応溶液について、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。結果を表5および図6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 図5の結果に示されるように、本例でも実施例1と同様に、滴下開始後すぐに重合体組成比が目標組成とほぼ同じとなり、反応時間による組成比のばらつきも改善された。特に、滴下を継続した反応時間4時間までに得られる重合体の組成比は、目標組成との差が小さい。また、図13の結果に示されるように、本例でも実施例1と同様に、滴下開始後すぐに重合体組成比が目標組成とほぼ同じとなり、特に、滴下を継続した累積重合(反応)率が80%以上に到達するまでに得られる重合体の重合体組成比は、目標組成との差が小さい。
 また図6の結果に示されるように、本例でも実施例1と同様に、滴下開始直後から反応終了時まで、反応時間による重量平均分子量および分子量分布のばらつきが小さい。
[重合体の精製]
 実施例1と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P2を得た。重合体P2のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表10に示す。
[レジスト組成物の製造]
 実施例1と同様にして、重合体P2を含有するレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表10に示す。
<参考例2:第1の組成の設計>
 本例は、下記式(m-4)、(m-5)、(m-6)で表される単量体m-4、m-5、m-6を重合して、目標組成がm-4:m-5:m-6=40:40:20(モル%)、重量平均分子量の目標値が10,000の重合体を製造する場合の、第1の組成を求めた例である。
 重合開始剤は参考例1と同じジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを用い、重合温度は80℃とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を70.6部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の単量体混合物、溶媒、および重合開始剤を含む滴下溶液(全量は220.612g)を調製し、これを滴下漏斗より4時間かけて一定の滴下速度でフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。滴下溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
 単量体m-4を26.83部(40モル%)、
 単量体m-5を40.25部(40モル%)、
 単量体m-6を17.63部(20モル%)、
 PGMEAを127.1部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを8.802部(単量体の全供給量に対して8.9モル%)。
 上記滴下溶液の滴下開始から0.5,1,2,3,4,5,6,7時間後に、それぞれフラスコ内の重合反応溶液を0.5gサンプリングし、単量体m-4~m-6の定量をそれぞれ行った。これにより各サンプリング時において反応器内に残存している各単量体の質量がわかる。その結果、例えば滴下開始から1時間後と2時間後の結果は表6の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 次いで、各単量体の分子量を用いて、各サンプリング時において反応器内に残存している各単量体のモル分率(Mx:My:Mzに該当する。)に換算した。
 その結果、例えば滴下開始から1時間後と2時間後の結果は表7の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 一方、参考例1と同様にして、各反応時間にそれぞれ生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比、Px:Py:Pz)を求めた。得られた結果を図7に示す。なお、図14は、図7の横軸を、各累積重合(反応)率(%)に変更したものである。
 また、各反応時間にサンプリングした重合反応溶液について、MwおよびMw/Mnを求めた。結果を表8および図8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 図7の結果に示されるように、重合体組成比(Px:Py:Pz)が、目標組成である40:40:20に最も近いのは、滴下開始から1時間後~2時間後に生成した重合体であり、Px:Py:Pz=40.07:39.95:19.99であった。
 この値と、滴下開始からの経過時間が2時間後におけるMx:My:Mzの値(表7)を用い、Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mzより、ファクターFx、Fy、Fzを求めると、Fx=0.80、Fy=1.10、Fz=1.42となる。
 前記ファクターの値と、目標組成を用いて第1の組成x:y:zを求めた。
=40/Fx=40/0.80=49.8モル%。
=40/Fy=40/1.10=36.2モル%。
=20/Fz=20/1.42=14.0モル%。
[Wの算出]
 最初の滴下溶液に含まれていた単量体混合物(合計84.71部)を100質量%とすると、滴下開始からの経過時間が1時間後において反応器内に存在する単量体の合計質量(表6より6.40部)が占める割合(W)は7.6質量%となる。
<実施例3>
 本例では、参考例2で求めた第1の組成を用い、本発明に係る前記(a)の方法で重合体を製造した。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および目標の重量平均分子量は参考例2と同じである。
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、下記の第1の溶液を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の第2の溶液を滴下漏斗より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。また、第2の溶液の滴下開始と同時に、下記の重合開始剤溶液を別の滴下漏斗より0.25時間かけてフラスコ内に滴下した。第2の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
 単量体の全供給量のうち、第1の溶液に含有させる単量体の量は、参考例2のWより7.6質量%とした。
 本例において、基準時間は4時間であり、重合開始剤溶液が滴下されている期間(0.25時間)が高速供給期間である。すなわち、高速供給期間(0~j%)は基準時間の0~6.25%(j=6.25%)である。高速供給期間中に反応器内に供給される重合開始剤は、重合開始剤の全供給量のうちの約55質量%である。
(第1の溶液)
 単量体m-4を2.60部(49.8モル%)、
 単量体m-5を2.84部(36.2モル%)、
 単量体m-6を0.96部(14.0モル%)。
 PGMEAを80.2部。
(第2の溶液)
 単量体m-4を24.80部(40モル%)、
 単量体m-5を37.21部(40モル%)、
 単量体m-6を16.30部(20モル%)、
 PGMEAを110.0部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを3.456部(単量体の全供給量に対して3.49モル%)。
(重合開始剤溶液)
 PGMEAを7.5部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを4.224部(単量体の全供給量に対して4.26モル%)。
 参考例2と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図9に示す。なお、図15は、図9の横軸を、各累積重合(反応)率(%)に変更したものである。
 また参考例2と同様にして、各反応時間にサンプリングした重合反応溶液について、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。結果を表9および図10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 図7と図9の結果を比べると、参考例2(図7)では、滴下開始直後に生成された重合体の重合体組成比は目標組成から大きく外れており、また反応時間によって重合体組成のばらつきが大きい。
 これに対して、予め、フラスコ内に第1の溶液を仕込んだ実施例3(図9)は、滴下開始直後から、重合体組成比が目標組成とほぼ同じになり、組反応時間による組成比のばらつきも改善された。特に、滴下を継続した反応時間4時間までに得られる重合体の重合体組成比は、目標組成との差が小さい。
 また、図14と図15の結果を比べると、累積重合(反応)率(%)の観点からも、参考例2(図14)では、滴下開始直後に生成された重合体の重合体組成比は目標組成から大きく外れており、重合組成のばらつきが大きい。
 これに対して、予めフラスコ内に第1の溶液を仕込んだ実施例3(図15)では、滴下開始直後から、重合体組成比が目標組成とほぼ同じになり、特に、滴下を継続した累積重合(反応)率が80%以上に到達するまでに得られる重合体の重合体組成比は、目標組成との差が小さい。
 また図8と図10の結果を比べると、参考例2(図8)においては、特に滴下開始から3時間までの重量平均分子量は、その後の重量平均分子量との差が大きく、反応時間によるばらつきも大きい。
 これに対して、実施例3(図10)では、滴下開始直後から反応終了時まで、反応時間による重量平均分子量および分子量分布のばらつきが小さい。
[重合体の精製]
 実施例1の重合体の精製工程において使用した、メタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)と(メタノール/水=90/10容量比)を、それぞれメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=90/10容量比)と(メタノール/水=95/5容量比)に変更したほかは、実施例1と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P3を得た。重合体P3のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表10に示す。
[レジスト組成物の製造]
 実施例1と同様にして、重合体P3を含有するレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表10に示す。
<比較例1>
 参考例1において、反応時間7時間が経過した後に、室温まで冷却して反応を停止させて得られるフラスコ内の重合反応溶液を用い、実施例1の重合体の精製工程と同様にして比較重合体1を得た。得られた比較重合体1について、実施例1と同様にしてMw、Mw/Mnを求め、溶解性評価を行った。
 また、比較重合体1を用い、実施例1と同様にしてレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表10に示す。
<比較例2>
 参考例2において、反応時間7時間が経過した後に、室温まで冷却して反応を停止させて得られるフラスコ内の重合反応溶液を用い、実施例3の重合体の精製工程と同様にして比較重合体2を得た。得られた比較重合体2について、実施例3と同様にしてMw、Mw/Mnを求め、溶解性評価を行った。
 また、比較重合体2を用い、実施例3と同様にしてレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表10の結果より、実施例1、2、3で得た重合体は、比較例1、2で得た重合体とそれぞれ比べて、溶解性が顕著に向上し、レジスト組成物にしたときの感度が向上した。
 <実施例4、比較例3>
 下記共重合体C-1~2の合成に使用した単量体(m-1)、(m-7)および(m-8)を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
<比較例3>
 下記合成手順にて、共重合体C-1を合成した。
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEを56.5部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の単量体混合物、溶媒、および重合開始剤を含む滴下溶液(全量は173.3g)を調製し、これを滴下漏斗より4時間かけて一定の滴下速度でフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。滴下溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
 単量体m-1を18.7部(24.4モル%)、
 単量体m-7を18.7部(23.5モル%)、
 単量体m-8を30.5部(52.1モル%)、
 PGMEを101.7部、
 2,2’-アゾビスイソブチレートを3.7部(単量体の全供給量に対して5.0モル%)。
<実施例4>
 下記合成手順にて、共重合体C-2を合成した。
 なお、参考例1と同様の手順により、目標組成比(モル%)が(m-1):(m-7):(m-8)=24.4:23.5:52.1である場合について、下記ファクターFx、Fy、Fzを求めた結果、Fx(m-1)=1.17、Fy(m-7)=0.84、Fz(m-8)=1.02であった。
 次いで、前記ファクターの値と、前記目標組成を用いて第1の組成x:y:z及び反応器内に存在する単量体の合計質量(Wo)求めた。
 x0(m-1)=20.9モル%。
 y0(m-7)=28.0モル%。
 z0(m-8)=51.1モル%。
[Wの算出]
 参考例1と同様の手順により、滴下開始からの経過時間が1時間後において反応器内に存在する単量体の合計質量が占める割合は、Wo=10.1質量%であった。
(第1の溶液)
 単量体m-1を1.8部(20.9モル%)、
 単量体m-7を2.5部(28.0モル%)、
 単量体m-8を3.3部(51.1モル%)、
 PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)を56.5部。
(第2の溶液)
 単量体m-1を18.7部(24.4モル%)、
 単量体m-7を18.7部(23.5モル%)、
 単量体m-8を30.5部(52.1モル%)、
 PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)を101.7部、
 2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを3.48部(単量体の全供給量に対して4.24モル%)。
(重合開始剤溶液)
 PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)を17.7部、
 2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.87部(単量体の全供給量に対して1.06モル%)。
<共重合体C-2の合成>
 窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個及び温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、上記第1の溶液の混合比で調製した混合溶液を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 次いで、上記第2の溶液の混合比で調製した混合溶液を滴下漏斗より一定速度で6時間かけてフラスコ中に滴下し、その後、80℃の温度を1時間保持した。
 また、上記第2の溶液の混合溶液の滴下開始と同時に、上記重合開始剤溶液の混合比で調製した混合溶液を別の滴下漏斗より0.5時間かけてフラスコ内に滴下した。なお、本工程で滴下する重合開始剤量によって、重合工程の初期に生成する共重合体の重量平均分子量が変化するが、各共重合体の目標とする重合平均分子量に近くなるよう設定している。
 次いで、IPE(ジイソプロピルエーテル)を、得られた反応溶液の約7倍量準備し、攪拌しながら反応溶液を滴下して、白色のゲル状物の沈殿を得て、濾別した。
 次いで、IPE(ジイソプロピルエーテル)を、上記工程と同量準備し、濾別した沈殿をこの混合溶媒中に投入した。これを濾別、回収し、減圧下60℃で約40時間乾燥し、各共重合体の粉末を得た。
(リソグラフィー用共重合体の重量平均分子量)
 得られた共重合体C-1~2について重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を以下の方法で測定した。
 約20mgのサンプルを5mLのTHFに溶解し、0.5μmのメンブランフィルターで濾過して試料溶液を調製し、この試料溶液を東ソー製ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)装置:HCL-8220(製品名)を用いて、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。この測定において、分離カラムは、昭和電工社製、Shodex GPC LF-804L(製品名)を3本直列にしたものを用い、溶剤はTHF(テトラヒドロフラン)、流量1.0mL/min、検出器は示差屈折計、測定温度40℃、注入量0.1mLで、標準ポリマーとしてポリスチレンを使用した。測定結果を表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
[溶解性評価]
 リソグラフィー用共重合体C-1~2をそれぞれ用いて溶解性評価用の溶液を調製し、溶液の温度は常温(25℃)とした。紫外可視分光光度計として、島津製作所社製、UV-3100PC(製品名)を用い、光路長10mmの石英製角型セルに測定用溶液を入れ、波長450nmにおける透過率を測定する方法で、溶解性評価を行った。前記透過率が高いほど溶解性が良好であり、基材上に塗膜した際の面内におけるリソグラフィー性能のばらつき低減に結びつく。結果を表11に示す。
(溶解性評価用の溶液調製)
 下記の配合成分を混合して評価用溶液を得た。
リソグラフィー用共重合体:2.5部、
溶媒1(PGME):100部、
溶媒2(IPE):16部。
 表11の結果に示されるように、溶解性を示す透過率の値は、共重合体C-1から2の順に大きくなっていることから、本発明の製造方法による共重合体C-2(実施例4)が、共重合体C-1(比較例3)と比べて、リソグラフィー性能に優れることが確認された。
(リソグラフィー用共重合体)
<実施例5~7、比較例4~6>
 実施例5~7及び比較例4~6において、測定方法および評価方法は以下の方法を用いた。
(質量平均分子量の測定)
 重合体の質量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、下記の条件(GPC条件)でGPCにより、ポリスチレン換算で求めた。
 [GPC条件]
 装置:東ソー社製、東ソー高速GPC装置 HLC-8220GPC(商品名)、
 分離カラム:昭和電工社製、Shodex GPC K-805L(商品名)を3本直列に連結したもの、
 測定温度:40℃、
 溶離液:THF、
 試料:共重合体の約20mgを5mL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。
 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)。
(共重合体の平均単量体組成の測定)
 共重合体の約5質量部を重ジメチルスルホキシドの約95質量部に溶解して試料溶液を調製した。この試料溶液をNMRチューブに入れ、H-NMR(JEOL社製、共鳴周波数:270MHz)を用いて分析した。各構成単位に由来するシグナルの積分強度比から、共重合体の単量体組成を算出した。
(共重合体のGPCによる分割)
 共重合体の分割は下記の条件(GPC条件)でGPCによりおこなった。また最も先に溶出されたフラクションの溶液から溶媒を留去して固形物を得ることにより、最も高分子量体である重合体を得た。
[GPC条件]
 装置:日本分析工業、分取型LC、LC-9105(商品名)、
 分離カラム:日本分析工業製、JAIGEL-2H、JAIGEL-3H(商品名)を直列に連結したもの、
 測定温度:40℃、
 溶離液:THF、
 試料:共重合体の約1gを10mL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:3.5mL/分、
 注入量:10mL、
 検出器:紫外・可視吸光光度計、示差屈折計、
 分取方法:溶出曲線において、重合体に係るピークを示す溶離液を、溶出順に、体積が均等になるように8等分して分取した。
(分画単量体組成の測定)
 上記の方法で分取した8個のフラクションのうち、最も先に溶出された高分子量フラクションにおける分画単量体組成を以下の方法で測定した。
 最も先に溶出された高分子量フラクションから溶媒を留去して得られた固形物の約5質量部を重ジメチルスルホキシドの約95質量部に溶解して試料溶液を調製した。この試料溶液をNMRチューブに入れ、H-NMR(JEOL社製、共鳴周波数:270MHz)を用いて分析した。各構成単位に由来するシグナルの積分強度比から、共重合体の単量体組成を算出した。
(共重合体の溶解性の評価)
 共重合体の20部とPGMEAの80部とを混合し、25℃に保ちながら撹拌を行い、目視で完全溶解を判断し、完全溶解するまでの時間を計測した。
(レジスト組成物の感度の評価)
 レジスト組成物を6インチシリコンウエハー上に回転塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間のプリベーク(PAB)を行い、厚さ300nmのレジスト膜を形成した。ArFエキシマレーザー露光装置(リソテックジャパン社製、製品名:VUVES-4500)を用い、露光量を変えながら10mm×10mmの面積の18ショットを露光した。次いで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社製、製品名:RDA-806)を用い、23.5℃にて2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で65秒間現像した。各露光量のレジスト膜それぞれについて、現像中のレジスト膜厚の経時変化を測定した。
 得られたレジスト膜厚の経時変化のデータを基に、露光量(単位:mJ/cm)の対数と、初期膜厚に対する30秒間現像した時点での残存膜厚の割合率(単位:%、以下残膜率という。)との関係をプロットして、露光量-残膜率曲線作成した。この曲線に基づいて、残膜率0%とするための必要露光量(Eth)の値を求めた。すなわち、露光量-残膜率曲線が、残膜率0%の直線と交わる点における露光量(mJ/cm)をEthとして求めた。このEthの値は感度を表し、この値が小さいほど、感度が高いことを示す。
 <実施例5>
[共重合体の製造]
 本例では、下記単量体(m’-1)、(m’-2)、(m’-3)を重合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、下記の第1の溶液を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の重合開始剤溶液を滴下装置から一定速度で0.25時間かけてフラスコ内に滴下するとともに、下記の第2の溶液を滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
 本例において、重合開始剤溶液が滴下されている期間(高速供給期間)中に反応器内に供給される重合開始剤は、重合開始剤の全供給量のうちの約65質量%である。
(第1の溶液)
 単量体m’-1を2.72部(32.26モル%)、
 単量体m’-2を4.90部(50.48モル%)、
 単量体m’-3を2.02部(17.26モル%)、
 乳酸エチルを79.0部。
(第2の溶液)
 単量体m’-1を23.80部(40.00モル%)、
 単量体m’-2を27.44部(40.00モル%)、
 単量体m’-3を16.52部(20.00モル%)、
 乳酸エチルを98.06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)、以下同様。)を0.643部(単量体の全供給量に対して0.700モル%)。
(重合開始剤溶液)
 乳酸エチルを3.6部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを1.196部(単量体の全供給量に対して1.301モル%)。
 次いで、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)を撹拌しながら、ここに滴下し、白色の析出物(共重合体A-1)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=90/10容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(66.0g)を得た。
 得られた白色粉体をH-NMRとGPCにて分析し、共重合体全体の平均単量体組成とMw、Mw/Mnを求めた。
 また、GPCにて8個のフラクションに分割し、最も先に溶出された高分子量フラクションにおける分画単量体組成を求めた。
 得られた共重合体A-1のMw、Mw/Mn、平均単量体組成および分画単量体組成のそれぞれにおける各単量体の含有比率、ならびに各単量体について分画単量体組成における含有比率から平均単量体組成における含有比率を差し引いた差を表12に示す。
 また得られた共重合体A-1の溶解性を上記の方法で評価した。その結果を表12に示す。
[レジスト組成物の製造]
 上記で得られた共重合体A-1の100部に、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレートを2部、および溶剤としてPGMEA700部を混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブランフィルターで濾過し、レジスト組成物溶液を調製した。得られたレジスト組成物について上記の方法で感度を評価した。その結果を表12に示す。
<実施例6>
 本例では、下記単量体(m’-4)、(m’-5)、(m’-6)を重合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 実施例5と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、下記の第1の溶液を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の重合開始剤溶液を滴下装置から一定速度で0.25時間かけてフラスコ内に滴下するとともに、下記の第2の溶液を滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
 本例において、重合開始剤溶液が滴下されている期間(高速供給期間)中に反応器内に供給される重合開始剤は、重合開始剤の全供給量のうちの50質量%である。
(第1の溶液)
 単量体m’-4を2.72部(49.40モル%)、
 単量体m’-5を2.88部(33.99モル%)、
 単量体m’-6を1.27部(16.61モル%)、
 PGMEAを71.8部。
(第2の溶液)
 単量体m’-4を30.60部(55.56モル%)、
 単量体m’-5を18.86部(22.22モル%)、
 単量体m’-6を16.99部(22.22モル%)、
 PGMEAを96.1部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート)を2.422部(単量体の全供給量に対して2.955モル%)。
(重合開始剤溶液)
 PGMEAを3.6部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを2.422部(単量体の全供給量に対して2.955モル%)。
 次いで、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=85/15容量比)を撹拌しながら、ここに滴下し、白色の析出物(共重合体A-2)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=9/1容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(63.0g)を得た。
 得られた共重合体A-2について、実施例5と同様の測定および評価を行った。その結果を表12に示す。
<実施例7>
 本例では、下記単量体(m’-7)、(m’-8)、(m’-9)を重合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 実施例5と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、下記の第1の溶液を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、下記の重合開始剤溶液を滴下装置から一定速度で0.25時間かけてフラスコ内に滴下するとともに、下記の第2の溶液を滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
 本例において、重合開始剤溶液が滴下されている期間(高速供給期間)中に反応器内に供給される重合開始剤は、重合開始剤の全供給量のうちの約60質量%である。
(第1の溶液)
 単量体m’-7を1.70部(17.92モル%)、
 単量体m’-8を10.42部(75.34モル%)、
 単量体m’-9を0.89部(6.74モル%)、
 乳酸エチルを57.3部、
 PGMEAを26.2部。
(第2の溶液)
 単量体m’-7を20.23部(41.17モル%)、
 単量体m’-8を29.51部(41.17モル%)、
 単量体m’-9を12.04部(17.66モル%)、
 乳酸エチルを57.2部、
 PGMEAを30.8部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを1.744部(単量体の全供給量に対して2.199モル%)。
(重合開始剤溶液)
 乳酸エチルを7.7部、
 ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレートを2.569部(単量体の全供給量に対して3.239モル%)。
 次いで、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=90/10容量比)を撹拌しながら、ここに滴下し、白色の析出物(共重合体A-3)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=95/5容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(58.0g)を得た。
 得られた共重合体A-3について、実施例5と同様の測定および評価を行った。その結果を表12に示す。
<比較例4>
 実施例5において、予めフラスコ内に単量体を入れずに、共重合体を合成した。本例で用いた単量体のモル比は(m’-1):(m’-2):(m’-3)=40.00:40.00:20.00である。
 すなわち、実施例5と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを64.5部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、単量体(m’-1)が27.20部、単量体(m’-2)が31.36部、単量体(m’-3)が18.88部、乳酸エチルが112.6部、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が2.576部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
 この後、実施例5と同様にして白色の析出物(共重合体B-1)の沈殿を得、濾別、洗浄、洗浄後の濾別、乾燥を行って白色粉体(64.0g)を得た。
 得られた共重合体B-1について、実施例5と同様の測定および評価を行った。その結果を表12に示す。
<比較例5>
 実施例6において、予めフラスコ内に単量体を入れずに、共重合体を合成した。本例で用いた単量体のモル比は(m’-4):(m’-5):(m’-6)=55.56:22.22:22.22である。
 すなわち、実施例5と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを61.5部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、単量体(m’-4)が34.00部、単量体(m’-5)が20.96部、単量体(m’-6)が18.88部、PGMEAが110.76部、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が8.197部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
 この後、実施例6と同様にして白色の析出物(共重合体B-2)の沈殿を得、濾別、洗浄、洗浄後の濾別、乾燥を行って白色粉体(63.0g)を得た。
 得られた共重合体B-2について、実施例5と同様の測定および評価を行った。その結果を表12に示す。
<比較例6>
 実施例7において、予めフラスコ内に単量体を入れずに、共重合体を合成した。本例で用いた単量体のモル比は(m’-7):(m’-8):(m’-9)=41.17:41.17:17.66である。
 すなわち、実施例5と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを42.4部、PGMEAを18.2部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
 その後、単量体(m’-7)が23.80部、単量体(m’-8)が34.72部、単量体(m’-9)が14.16部、乳酸エチルが76.3部、PGMEAが32.7部、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が5.083部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
 この後、実施例7と同様にして白色の析出物(共重合体B-3)の沈殿を得、濾別、洗浄、洗浄後の濾別、乾燥を行って白色粉体(57.0g)を得た。
 得られた共重合体B-3について、実施例5と同様の測定および評価を行った。その結果を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表12の結果に示されるように、実施例5で得た共重合体A-1と比較例1で得た共重合体B-1とは、質量平均分子量がほぼ同等であるのに、A-1の方が分子量分布が小さく、分画単量体組成と平均単量体組成との差が、単量体(m’-1)、(m’-2)、(m’-3)に由来する各構成単位のいずれについても-3モル%以上+3モル%以下の範囲内である。一方、共重合体B-1は、分画単量体組成と平均単量体組成との差が-3モル%以上+3モル%以下の範囲を超えて大きい構成単位がある。また、共重合体A-1は共重合体B-1に比べて溶解性および感度が格段に優れる。
 また、実施例6で得た共重合体A-2と比較例5で得た共重合体B-2、および実施例7で得た共重合体A-3と比較例6で得た共重合体B-3をそれぞれ比較しても、同様の傾向がある。
 共重合体における構成単位の含有比率のばらつき、および分子量のばらつきを改善でき、溶媒への溶解性、およびレジスト組成物に用いたときの感度を向上できる重合体の製造方法、前記製造方法により得られるリソグラフィー用重合体、前記リソグラフィー用重合体を用いたレジスト組成物、および前記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が可能である。
 B ベースライン
 S ピークスタート
 E ピークエンド

Claims (8)

  1.  反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、前記反応器内で2種以上の単量体α~α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’~α’(ただし、α’~α’は単量体α~αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる重合体(P)を得る重合方法であって、下記(I)及び(II)の工程を有する重合方法;
     (I)前記反応器内に、前記重合開始剤を滴下する前または前記重合開始剤の滴下開始と同時に、前記反応器内に、前記単量体α~αを、各単量体の反応性比に応じて、重合初期から定常状態で重合させる割合の第1の組成で含有する第1の溶液を供給する工程;
     (II)得ようとする重合体(P)における構成単位α’~α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、前記反応器内に前記第1の溶液を供給開始した後または前記第1の溶液の供給開始と同時に、前記単量体α~αを、前記目標組成と同じ組成で含有する第2の溶液を供給する工程。
  2.  前記第1の組成は、下記(i) ~(iii)の手順により求められる請求項1に記載の重合方法。
     (i)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…tのときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α~αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、tからtm+1までの間にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’~α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
     (ii)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtm+1までの間(mは1以上の整数。)」を見つける。
     (iii)前記「tからtm+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
    なお、上記(i) ~ (iii)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α=α’/F、α=α’/F、…α=α’/Fである。
  3.  反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、前記反応器内で2種以上の単量体α~α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’~α’(ただし、α’~α’は単量体α~αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる重合体(P)を得る重合工程を有し、
     前記反応器内に、前記重合開始剤を滴下する前または前記重合開始剤の滴下開始と同時に、前記反応器内に、前記単量体α~αを第1の組成で含有する第1の溶液を供給開始し、
     前記反応器内に前記第1の溶液を供給開始した後または前記第1の溶液の供給開始と同時に、前記反応器内に前記単量体α~αを第2の組成で含有する第2の溶液を滴下開始し、
     前記第2の溶液の滴下開始は、前記重合開始剤の滴下開始と同時または前記重合開始剤の滴下開始より後であり、
    得ようとする重合体(P)における構成単位α’~α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、前記第2の組成は前記目標組成と同じであり、前記第1の組成(単位:モル%)をα:α:…:αで表わし、下記(i)~(iii)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α=α’/F、α=α’/F、…α=α’/Fであり、
    前記重合開始剤の滴下開始から前記第2の溶液の滴下終了までを基準時間とするとき、前記基準時間の20%が経過する以前に、前記第1の溶液の供給が終了し、
     前記重合開始剤の全供給量を前記基準時間で除した値を平均供給速度とするとき、前記基準時間の0%からj%(jは5~20)までの期間を、前記平均供給速度よりも高速で重合開始剤を滴下する高速供給期間とし、前記高速供給期間に前記重合開始剤の全供給量のうちの30~90質量%を前記反応器内に供給する請求項1に記載の重合体の製造方法。
    (i)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…のときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α~αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、…にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’~α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
    (ii)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtm+1までの間(mは1以上の整数。)」を見つける。
    (iii)前記「tからtm+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
  4.  請求項1ないし3の何れか一項に記載の製造方法により得られるリソグラフィー用共重合体。
  5.  2種以上の単量体を重合して得られる共重合体であって、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー(GPC)により得られる溶出曲線において前記共重合体に係るピークを示す溶離液を、溶出順に、体積が均等になるように8個のフラクションに分割し、得られたフラクションのうち、最も先に溶出されたフラクションに含まれる共重合体の単量体組成と、共重合体全体の単量体組成との差が、各単量体に由来する構成単位のいずれについても-3モル%以上+3モル%以下であるリソグラフィー用共重合体。
  6.  レジスト用である請求項4または5記載のリソグラフィー用共重合体。
  7.  請求項6記載のリソグラフィー用共重合体と、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含有するレジスト組成物。
  8.  請求項7に記載のレジスト組成物を、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、前記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。
PCT/JP2010/061534 2009-07-07 2010-07-07 重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法 WO2011004840A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020127000221A KR101432395B1 (ko) 2009-07-07 2010-07-07 중합체의 제조 방법, 리소그라피용 중합체, 레지스트 조성물, 및 기판의 제조 방법
JP2010529184A JP5793867B2 (ja) 2009-07-07 2010-07-07 重合体の製造方法
CN201080031198.XA CN102471387B (zh) 2009-07-07 2010-07-07 聚合物的制造方法、光刻用聚合物、抗蚀剂组合物以及基板的制造方法
US13/382,397 US9109060B2 (en) 2009-07-07 2010-07-07 Method for producing polymer, polymer for lithography, resist composition, and method for producing substrate
US13/967,961 US9296842B2 (en) 2009-07-07 2013-08-15 Polymer for lithography

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009160857 2009-07-07
JP2009-160857 2009-07-07
JP2009-298029 2009-12-28
JP2009-298030 2009-12-28
JP2009298029 2009-12-28
JP2009298030 2009-12-28

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/382,397 A-371-Of-International US9109060B2 (en) 2009-07-07 2010-07-07 Method for producing polymer, polymer for lithography, resist composition, and method for producing substrate
US13/967,961 Division US9296842B2 (en) 2009-07-07 2013-08-15 Polymer for lithography

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011004840A1 true WO2011004840A1 (ja) 2011-01-13

Family

ID=43429264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/061534 WO2011004840A1 (ja) 2009-07-07 2010-07-07 重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9109060B2 (ja)
JP (1) JP5793867B2 (ja)
KR (1) KR101432395B1 (ja)
CN (1) CN102471387B (ja)
TW (1) TWI455948B (ja)
WO (1) WO2011004840A1 (ja)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011137084A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法
US20120183899A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-19 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Resist composition and method of forming resist pattern
US20130224654A1 (en) * 2010-10-18 2013-08-29 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Copolymers for lithography and method for producing same, resist composition, method for producing substrate with pattern formed thereupon, method for evaluating copolymers, and method for analyzing copolymer compositions
JP2013221127A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP2013221125A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法
CN103619889A (zh) * 2011-05-30 2014-03-05 三菱丽阳株式会社 聚合物及其制造方法
KR20140109466A (ko) * 2012-03-05 2014-09-15 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 리소그래피용 공중합체 및 그의 제조 방법, 레지스트 조성물, 및 기판의 제조 방법
JP2014218570A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 三菱レイヨン株式会社 半導体リソグラフィー用重合体の製造方法
WO2015033960A1 (ja) * 2013-09-03 2015-03-12 三菱レイヨン株式会社 半導体リソグラフィー用共重合体、レジスト組成物、及び、基板の製造方法
JP2015048444A (ja) * 2013-09-03 2015-03-16 三菱レイヨン株式会社 リソグラフィー用共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
JP2015071748A (ja) * 2013-09-03 2015-04-16 三菱レイヨン株式会社 リソグラフィー用共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法及びパターンが形成された基板の製造方法
US9109137B2 (en) 2012-03-30 2015-08-18 ALLNEX Belgium SA Radiation curable (meth) acrylated compounds
US9296842B2 (en) 2009-07-07 2016-03-29 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Polymer for lithography
US9309438B2 (en) 2011-04-05 2016-04-12 ALLNEX Belgium SA Radiation curable compositions
JP2016204633A (ja) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社ダイセル フォトレジスト用樹脂、フォトレジスト樹脂の製造方法、フォトレジスト用樹脂組成物、及びパターン形成方法
US9540310B2 (en) 2012-03-30 2017-01-10 Allnex Belgium S.A. Radiation curable (meth)acrylated compounds
JP2018066010A (ja) * 2017-11-24 2018-04-26 三菱ケミカル株式会社 半導体リソグラフィー用重合体の製造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160138747A (ko) 2015-05-26 2016-12-06 한국과학기술원 비유동식 수벽을 이용한 원심분리식 집진장치 및 그 제어방법
KR101708349B1 (ko) 2016-03-16 2017-02-20 한국과학기술원 액체 필터를 이용한 진공청소기
KR102329176B1 (ko) 2019-08-14 2021-11-18 김진섭 진공 청소기
CN116046941A (zh) * 2022-12-30 2023-05-02 徐州博康信息化学品有限公司 一种光刻胶树脂中残余单体含量的测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999050322A1 (fr) * 1998-03-27 1999-10-07 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Copolymere, son procede de preparation et composition de produit de reserve
JP2007045922A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Daicel Chem Ind Ltd フォトレジスト用高分子化合物の製造方法及びフォトレジスト組成物
JP2008115148A (ja) * 2006-01-06 2008-05-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合性モノマー及びその製造方法
JP2008239889A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Fujifilm Corp 樹脂およびその製造方法、それを用いたポジ型感光性組成物及びパターン形成方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5317069A (en) 1993-06-07 1994-05-31 National Science Council Maleimide-alt-silylstyrene copolymer
JPH1053620A (ja) 1996-06-03 1998-02-24 Nippon Shokubai Co Ltd 熱可塑性共重合体およびその製造方法
JP3546679B2 (ja) 1997-01-29 2004-07-28 住友化学工業株式会社 化学増幅型ポジ型レジスト組成物
JP3819531B2 (ja) 1997-05-20 2006-09-13 富士通株式会社 レジスト組成物及びレジストパターン形成方法
JP2001201856A (ja) 2000-01-21 2001-07-27 Daicel Chem Ind Ltd フォトレジスト用樹脂とその製造方法、及びフォトレジスト組成物
JP4768152B2 (ja) 2000-09-01 2011-09-07 ダイセル化学工業株式会社 フォトレジスト用高分子化合物及びフォトレジスト用樹脂組成物
JP4000295B2 (ja) 2001-12-21 2007-10-31 三菱レイヨン株式会社 レジスト用共重合体およびその製造方法、ならびにレジスト組成物
JP3720827B2 (ja) 2003-02-20 2005-11-30 丸善石油化学株式会社 レジストポリマーの製造方法
JP4356407B2 (ja) 2003-09-12 2009-11-04 Jsr株式会社 感放射線性樹脂の評価方法
JP2005217254A (ja) 2004-01-30 2005-08-11 Renesas Technology Corp レジスト現像速度ばらつき評価方法及びレジスト現像速度ばらつき評価装置。
KR101191687B1 (ko) 2004-04-30 2012-10-16 마루젠 세끼유가가꾸 가부시키가이샤 반도체 리소그래피용 공중합체와 그 제조 방법, 및 조성물
JP2006036914A (ja) 2004-07-27 2006-02-09 Tosoh Corp マレイミド・オレフィン共重合体の製造方法
JP4819370B2 (ja) 2005-02-17 2011-11-24 ダイセル化学工業株式会社 フォトレジスト用高分子化合物溶液の製造方法、及びフォトレジスト組成物
JP4945160B2 (ja) 2006-03-30 2012-06-06 三菱レイヨン株式会社 重合体の製造方法、レジスト組成物、およびパターンが形成された基板の製造方法
JP5085057B2 (ja) 2006-06-15 2012-11-28 株式会社ダイセル フォトレジスト用樹脂の製造方法およびフォトレジスト樹脂組成物の製造方法
JP2008045042A (ja) 2006-08-17 2008-02-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体粉末の製造方法、重合体粉末およびレジスト組成物
JP2008056810A (ja) 2006-08-31 2008-03-13 Fujifilm Corp 重合体の製造方法、その製造方法によって製造された重合体を含有するポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2010513669A (ja) 2006-12-19 2010-04-30 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 均一組成コポリマー用のセミバッチ共重合方法
JP5311089B2 (ja) 2007-07-09 2013-10-09 Jsr株式会社 レジスト溶剤溶液の評価方法及び感放射線性樹脂組成物
BRPI0813690A2 (pt) 2007-07-12 2014-12-30 Evonik Rohmax Additives Gmbh Processo aperfeiçoado para preparar continuamente copolímeros de composição variável
US7914967B2 (en) 2007-08-03 2011-03-29 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Fluorine-containing compound, resist composition for immersion exposure, and method of forming resist pattern
JP5150327B2 (ja) 2007-08-03 2013-02-20 東京応化工業株式会社 液浸露光用レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
WO2009038635A1 (en) 2007-09-18 2009-03-26 Dupont Electronic Polymers L.P. Process for preparing compositionally uniform copolymers
JP5631550B2 (ja) * 2009-02-27 2014-11-26 丸善石油化学株式会社 フォトレジスト用共重合体の製造方法
JP5624753B2 (ja) 2009-03-31 2014-11-12 東京応化工業株式会社 リソグラフィー用洗浄液及びこれを用いたレジストパターンの形成方法
JP5394119B2 (ja) 2009-04-24 2014-01-22 三菱レイヨン株式会社 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
WO2011004787A1 (ja) * 2009-07-07 2011-01-13 三菱レイヨン株式会社 リソグラフィー用共重合体およびその評価方法
TWI455948B (zh) 2009-07-07 2014-10-11 Mitsubishi Rayon Co 聚合體的製造方法、微影用聚合體、光阻組成物及基板的製造方法
JP5707699B2 (ja) * 2009-12-28 2015-04-30 三菱レイヨン株式会社 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999050322A1 (fr) * 1998-03-27 1999-10-07 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Copolymere, son procede de preparation et composition de produit de reserve
JP2007045922A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Daicel Chem Ind Ltd フォトレジスト用高分子化合物の製造方法及びフォトレジスト組成物
JP2008115148A (ja) * 2006-01-06 2008-05-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合性モノマー及びその製造方法
JP2008239889A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Fujifilm Corp 樹脂およびその製造方法、それを用いたポジ型感光性組成物及びパターン形成方法

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9296842B2 (en) 2009-07-07 2016-03-29 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Polymer for lithography
JP2011137084A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法
US20130224654A1 (en) * 2010-10-18 2013-08-29 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Copolymers for lithography and method for producing same, resist composition, method for producing substrate with pattern formed thereupon, method for evaluating copolymers, and method for analyzing copolymer compositions
US9733564B2 (en) * 2010-10-18 2017-08-15 Mitsubishi Chemical Corporation Copolymers for lithography and method for producing same, resist composition, method for producing substrate with pattern formed thereupon, method for evaluating copolymers, and method for analyzing copolymer compositions
US9023577B2 (en) * 2011-01-14 2015-05-05 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd Resist composition and method of forming resist pattern
US20120183899A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-19 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Resist composition and method of forming resist pattern
US9309438B2 (en) 2011-04-05 2016-04-12 ALLNEX Belgium SA Radiation curable compositions
US9840568B2 (en) 2011-05-30 2017-12-12 Mitsubishi Chemical Corporation Polymer and method for producing same
CN103619889A (zh) * 2011-05-30 2014-03-05 三菱丽阳株式会社 聚合物及其制造方法
KR101629126B1 (ko) * 2012-03-05 2016-06-09 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 리소그래피용 공중합체 및 그의 제조 방법, 레지스트 조성물, 및 기판의 제조 방법
CN104159937A (zh) * 2012-03-05 2014-11-19 三菱丽阳株式会社 光刻用共聚物及其制造方法、抗蚀剂组合物以及基板的制造方法
US20150099230A1 (en) * 2012-03-05 2015-04-09 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Copolymer for lithography and method of manufacturing the same, resist composition, and method of manufacturing substrate
US9527938B2 (en) * 2012-03-05 2016-12-27 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Copolymer for lithography and method of manufacturing the same, resist composition, and method of manufacturing substrate
KR20140109466A (ko) * 2012-03-05 2014-09-15 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 리소그래피용 공중합체 및 그의 제조 방법, 레지스트 조성물, 및 기판의 제조 방법
CN104159937B (zh) * 2012-03-05 2016-05-18 三菱丽阳株式会社 光刻用共聚物及其制造方法、抗蚀剂组合物以及基板的制造方法
US9109137B2 (en) 2012-03-30 2015-08-18 ALLNEX Belgium SA Radiation curable (meth) acrylated compounds
US9540310B2 (en) 2012-03-30 2017-01-10 Allnex Belgium S.A. Radiation curable (meth)acrylated compounds
JP2013221125A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP2013221127A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP2014218570A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 三菱レイヨン株式会社 半導体リソグラフィー用重合体の製造方法
JP2015048444A (ja) * 2013-09-03 2015-03-16 三菱レイヨン株式会社 リソグラフィー用共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
WO2015033960A1 (ja) * 2013-09-03 2015-03-12 三菱レイヨン株式会社 半導体リソグラフィー用共重合体、レジスト組成物、及び、基板の製造方法
JP2015071748A (ja) * 2013-09-03 2015-04-16 三菱レイヨン株式会社 リソグラフィー用共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法及びパターンが形成された基板の製造方法
JPWO2015033960A1 (ja) * 2013-09-03 2017-03-02 三菱レイヨン株式会社 半導体リソグラフィー用共重合体、レジスト組成物、及び、基板の製造方法
US10336851B2 (en) 2013-09-03 2019-07-02 Mitsubishi Chemical Corporation Copolymer for semiconductor lithography, resist composition, and method for manufacturing substrate
JP2016204633A (ja) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社ダイセル フォトレジスト用樹脂、フォトレジスト樹脂の製造方法、フォトレジスト用樹脂組成物、及びパターン形成方法
JP2018066010A (ja) * 2017-11-24 2018-04-26 三菱ケミカル株式会社 半導体リソグラフィー用重合体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011004840A1 (ja) 2012-12-20
US9109060B2 (en) 2015-08-18
US20120115086A1 (en) 2012-05-10
JP5793867B2 (ja) 2015-10-14
KR101432395B1 (ko) 2014-08-20
KR20120027462A (ko) 2012-03-21
TWI455948B (zh) 2014-10-11
TW201114782A (en) 2011-05-01
US20130331533A1 (en) 2013-12-12
CN102471387B (zh) 2014-10-08
CN102471387A (zh) 2012-05-23
US9296842B2 (en) 2016-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5793867B2 (ja) 重合体の製造方法
JP5394119B2 (ja) 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
TWI534533B (zh) 微影用共聚合物及其製造方法、抗蝕劑組成物、以及基板的製造方法
JP5771942B2 (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、ならびに基板の製造方法
JP5707699B2 (ja) 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
JP6244756B2 (ja) リソグラフィー用共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
JP5942562B2 (ja) 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP5821317B2 (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、およびパターンが形成された基板の製造方法
JP6488596B2 (ja) リソグラフィー用共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法及びパターンが形成された基板の製造方法
JP6455148B2 (ja) 半導体リソグラフィー用共重合体、レジスト組成物、及び、基板の製造方法
JP6299076B2 (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、およびパターンが形成された基板の製造方法
JP5793825B2 (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、および基板の製造方法
JP2013127023A (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、および基板の製造方法
JP5751487B2 (ja) レジスト用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、およびパターンが形成された基板の製造方法
JP5659570B2 (ja) 重合体の製造方法、半導体リソグラフィー用重合体、レジスト組成物、およびパターンが形成された基板の製造方法
JP6074834B2 (ja) レジスト材料の評価方法
JP2014115640A (ja) 半導体リソグラフィー用共重合体の評価方法、および、該評価方法を含む半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法
JP2010159393A (ja) 重合体、レジスト組成物、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP2014214242A (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080031198.X

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010529184

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10797151

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127000221

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13382397

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10797151

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1