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JP5062943B2 - Copolymer for resist and method for producing the same, resist composition, and pattern forming method - Google Patents
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JP5062943B2 - Copolymer for resist and method for producing the same, resist composition, and pattern forming method - Google Patents

Copolymer for resist and method for producing the same, resist composition, and pattern forming method Download PDF

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本発明は、レジスト用共重合体、その製造方法、レジスト組成物、パターン形成方法に関し、特にエキシマレーザーや電子線を使用する微細加工に好適な化学増幅型レジスト用共重合体に関する。   The present invention relates to a resist copolymer, a method for producing the same, a resist composition, and a pattern forming method, and more particularly to a chemically amplified resist copolymer suitable for fine processing using an excimer laser or an electron beam.

近年、半導体素子や液晶素子の製造における微細加工の分野においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。その微細化の手法としては、一般に露光光源から発せられる照射光の短波長化が用いられ、具体的には従来のg線、i線に代表される紫外線からDUV(Deep Ultra Violet)へ変化してきている。   In recent years, in the field of microfabrication in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. As a technique for miniaturization, generally, the wavelength of irradiation light emitted from an exposure light source is shortened. Specifically, the conventional ultraviolet ray typified by g-line and i-line has changed to DUV (Deep Ultra Violet). ing.

現在では、KrFエキシマレーザー(248nm)リソグラフィー技術が市場に導入され、さらなる短波長化を図ったArFエキシマレーザー(193nm)リソグラフィー技術が導入されようとしており、さらに次世代の技術としてはFエキシマレーザー(157nm)リソグラフィー技術が研究されている。また、これらと若干異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術についても精力的に研究されている。 At present, KrF excimer laser (248 nm) lithography technology has been introduced to the market, ArF excimer laser (193 nm) lithography technology has been introduced to further shorten the wavelength, and the next generation technology is F 2 excimer laser. Lithography technology is being studied (157 nm). In addition, as a slightly different type of lithography technique, electron beam lithography technique has been energetically studied.

このような短波長の照射光あるいは電子線に対する高解像度のレジストとして、光酸発生剤を含有する「化学増幅型レジスト」が提唱され、現在、この化学増幅型レジストの改良および開発が精力的に進められている。   As a high-resolution resist for such short-wavelength irradiation light or electron beam, a “chemically amplified resist” containing a photoacid generator has been proposed. At present, improvements and development of this chemically amplified resist are energetically active. It is being advanced.

また、照射光の短波長化に対応して、レジストに使用される樹脂もその構造が変化している。KrFエキシマレーザーリソグラフィーにおいては、ポリヒドロキシスチレンやその水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護したものが用いられたが、ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいては、上記樹脂は波長193nmの照射光においては透明性が不十分でほとんど使用不可能であるため、この波長において透明なアクリル系樹脂が注目されている。このようなアクリル系樹脂としては、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の共重合体が特許文献1、特許文献2等に記載されている。   Also, the structure of the resin used for the resist has changed in response to the shortening of the wavelength of the irradiation light. In KrF excimer laser lithography, polyhydroxystyrene or a hydroxyl group thereof protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group was used. However, in ArF excimer laser lithography, the resin is transparent when irradiated with a wavelength of 193 nm. Is insufficient and almost unusable, and transparent acrylic resins are attracting attention at this wavelength. Examples of such acrylic resins include copolymers of (meth) acrylic acid ester having an adamantane skeleton in the ester portion and (meth) acrylic acid ester having a lactone skeleton in the ester portion. Etc. are described.

このようなラクトン骨格を有する構成単位を含むレジスト用共重合体の製造方法において、重合溶媒としてラクトン類を用いた方法が特許文献3等に記載されている。   In a method for producing a resist copolymer containing a structural unit having such a lactone skeleton, a method using a lactone as a polymerization solvent is described in Patent Document 3 and the like.

しかしながら、このような共重合体をレジスト組成物として使用した場合、一旦は均一に溶解したレジスト溶液中の共重合体が経時的に凝集し、マイクロゲルと呼ばれる不溶分が発生してレジストパターンに抜けが発生することで、回路の断線や欠陥などの不具合が生じ、半導体製造工程での歩留まりを下げる要因となることがある。さらに、エキシマレーザーでのパターニング、その後の現像処理によって生成するレジストパターンの側壁荒れ(以下、「ラインエッジラフネス」とも言う。)が発生し、回路幅の不均一、回路の断線や欠陥などの不具合が生じ、マイクロゲルと同様に、半導体製造工程での歩留まりを下
げる要因となることがある。
However, when such a copolymer is used as a resist composition, the copolymer in the resist solution once uniformly dissolved aggregates with time, and an insoluble matter called microgel is generated, resulting in a resist pattern. Occurrence of defects may cause problems such as circuit disconnection or defects, which may reduce the yield in the semiconductor manufacturing process. Further, resist pattern side wall roughness (hereinafter also referred to as “line edge roughness”) generated by patterning with an excimer laser and subsequent development processing occurs, causing problems such as non-uniform circuit width, circuit disconnection, and defects. This may cause a decrease in the yield in the semiconductor manufacturing process as in the case of the microgel.

このように、工業的にレジストの高い感度および解像度を損ねることなく、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制され、ラインエッジラフネスが小さい、優れたレジスト用共重合体が望まれているのが現状である。   As described above, there is a demand for an excellent resist copolymer in which microgel formation in a resist solution is suppressed and line edge roughness is small without impairing the high sensitivity and resolution of a resist industrially. Currently.

特開平10−319595号公報JP 10-319595 A 特開平10−274852号公報JP-A-10-274852 特開2002−6502号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-6502

本発明は、上述した各従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィー等に用いた場合に、レジストの高い感度および解像度が損なわれることなく、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制され、ラインエッジラフネスが小さいレジスト用共重合体とその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior arts, and the object of the present invention is to provide a resist with high sensitivity and resolution when used in DUV excimer laser lithography or electron beam lithography. An object of the present invention is to provide a resist copolymer and a method for producing the same, in which the formation of microgel in the resist solution is suppressed and the line edge roughness is low without being impaired.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討し、特に、レジスト用共重合体を製造する際の重合溶剤と、各単量体の消費速度との関係に着目し、その結果、重合溶剤によってラクトン骨格を有する単量体の消費速度を制御することで、得られたレジスト用共重合体を用いたレジスト溶液中のマイクロゲル生成が抑制され、さらに、それを用いて得られたレジストパターンのラインエッジラフネスが大きく低減されることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied to achieve the above object, and in particular, paying attention to the relationship between the polymerization solvent in producing the resist copolymer and the consumption rate of each monomer, and as a result, polymerization By controlling the consumption rate of the monomer having a lactone skeleton by the solvent, the formation of microgel in the resist solution using the obtained resist copolymer is suppressed, and further, the resist obtained using the resist It has been found that the line edge roughness of the pattern is greatly reduced, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第一の要旨は、ラクトン骨格を有する単量体を含む単量体と、ラクトン類を含む重合溶剤とを使用し、該重合溶剤中における前記ラクトン類の存在比を重合反応の進行に伴って減少させることを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法である。
That is, the first gist of the present invention is to use a monomer containing a monomer having a lactone skeleton and a polymerization solvent containing a lactone, and determine the abundance ratio of the lactone in the polymerization solvent. It is a manufacturing method of the copolymer for resists characterized by reducing with progress of this.

また、本発明の第二の要旨は、ラクトン骨格を有する単量体が、下記式(1)〜(7)から選ばれる少なくとも1つである上記のレジスト用共重合体の製造方法である。   The second gist of the present invention is the above method for producing a resist copolymer, wherein the monomer having a lactone skeleton is at least one selected from the following formulas (1) to (7).

Figure 0005062943
Figure 0005062943

(式(1)中、R41は水素原子またはメチル基を表し、R401およびR402はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、R401とR402とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)j−(jは1〜6の整数を表す)]を表し、iは0または1を表し、X5は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n5は0〜4の整数を表し、mは1または2を表す。なお、n5が2以上の場合にはX5として複数の異なる基を有することも含む。
式(2)中、R42は水素原子またはメチル基を表し、R201、R202はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、A1、A2はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、A1とA2とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)k−(kは1〜6の整数を表す)]を表す。X6は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n6は0〜4の整数を表す。なお、n6が2以上の場合にはX6として複数の異なる基を有することも含む。
式(3)中、R43は水素原子またはメチル基を表し、R203、R204はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、A3、A4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、A3とA4とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)l−(lは1〜6の整数を表す)]を表す。X7は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n7は0〜4の整数を表す。なお、n7が2以上の場合にはX7として複数の異なる基を有することも含む。
式(4)中、R44は水素原子またはメチル基を表し、R51、R61、R71はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。Y11、Y21、Y31はそれぞれ独立に−CH2−または−CO−O−を表し、そのうち少なくとも一つは−CO−O−を表す。X8は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n8は0〜4の整数を表す。なお、n8が2以上の場合にはX8として複数の異なる基を有することも含む。
式(5)中、R45は水素原子またはメチル基を表し、R8、R9はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖または分岐アルキル基を表し、R52、R62、R72はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。Y12、Y22、Y32はそれぞれ独立に−CH2−または−CO−O−を表し、そのうち少なくとも一つは−CO−O−を表す。X9は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n9は0〜4の整数を表す。なお、n9が2以上の場合にはX9として複数の異なる基を有することも含む。
式(6)中、R46は水素原子またはメチル基を表し、R10は水素原子または炭素数1〜8の直鎖または分岐アルキル基を表し、R53、R63、R73はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。Y13、Y23、Y33はそれぞれ独立に−CH2−または−CO−O−を表し、そのうち少なくとも一つは−CO−O−を表す。X10は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基またはアミノ基を表し、n10は0〜4の整数を表す。なお、n10が2以上の場合にはX10として複数の異なる基を有することも含む。
式(10)中、R91、R92、R93、R94はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表すか、あるいは、R91とR92とが一緒になって−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)t−(tは1〜6の整数を表す)]を表し、m1は1または2を表す。)
(In the formula (1), R 41 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 401 and R 402 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon atom. Represents a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 or R 401 and R 402 together form —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms; [— (CH 2 ) j — (j represents an integer of 1 to 6)], i represents 0 or 1, and X 5 represents a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon number of 1 to 6 as a substituent. Carbon which may have at least one group selected from the group consisting of an acyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group and an amino group A linear or branched alkyl group of 1 to 6 A hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group or an amino group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and n5 is 0 to 4 Represents an integer, and m represents 1 or 2. In addition, when n5 is 2 or more, X 5 includes a plurality of different groups.
Wherein (2), R 42 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 201, R 202 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a hydroxy group, a carboxy group or a carbon number of 1 to 6 carbon atoms Represents a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6; A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, or 1 to 1 carbon atoms; Represents a carboxy group esterified with an alcohol of 6, or A 1 and A 2 together represent —O—, —S—, —NH—, or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— ( CH 2 ) k — (k represents an integer of 1 to 6)]. X 6 is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, and an amino group as a substituent. C1-C6 linear or branched alkyl group which may have one group, a hydroxy group, a carboxy group, a C1-C6 acyl group, a C1-C6 alkoxy group, C1-C1 6 represents a carboxy group, a cyano group, or an amino group esterified with an alcohol, and n6 represents an integer of 0 to 4. In addition, when n6 is 2 or more, it includes having a plurality of different groups as X 6 .
In formula (3), R 43 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 203 and R 204 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon number. Represents a carboxy group esterified with 1 to 6 alcohols, and A 3 and A 4 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, or 1 to 1 carbon atoms. A carboxy group esterified with 6 alcohols, or A 3 and A 4 together with —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— ( CH 2) l - represents a (l is an integer of 1-6)]. X 7 is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, and an amino group as a substituent. C1-C6 linear or branched alkyl group which may have one group, a hydroxy group, a carboxy group, a C1-C6 acyl group, a C1-C6 alkoxy group, C1-C1 6 represents a carboxy group, a cyano group or an amino group esterified with an alcohol of 6, and n7 represents an integer of 0 to 4. In addition, when n7 is 2 or more, it includes having a plurality of different groups as X 7 .
In the formula (4), R 44 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 51 , R 61 and R 71 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. Y 11 , Y 21 and Y 31 each independently represent —CH 2 — or —CO—O—, and at least one of them represents —CO—O—. X 8 is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, and an amino group as a substituent. C1-C6 linear or branched alkyl group which may have one group, a hydroxy group, a carboxy group, a C1-C6 acyl group, a C1-C6 alkoxy group, C1-C1 6 represents a carboxy group, a cyano group or an amino group esterified with an alcohol of 6, and n8 represents an integer of 0 to 4. Incidentally, also includes having a plurality of different groups as X 8 in the case of n8 is 2 or more.
In the formula (5), R 45 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 52 , R 62 , R 72 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group. Y 12 , Y 22 and Y 32 each independently represent —CH 2 — or —CO—O—, and at least one of them represents —CO—O—. X 9 is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, and an amino group as a substituent. C1-C6 linear or branched alkyl group which may have one group, a hydroxy group, a carboxy group, a C1-C6 acyl group, a C1-C6 alkoxy group, C1-C1 6 represents a carboxy group, a cyano group or an amino group esterified with an alcohol of 6, and n9 represents an integer of 0 to 4. In addition, when n9 is 2 or more, it includes having a plurality of different groups as X 9 .
In the formula (6), R 46 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 10 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 53 , R 63 and R 73 are each independently Represents a hydrogen atom or a methyl group. Y 13 , Y 23 and Y 33 each independently represent —CH 2 — or —CO—O—, and at least one of them represents —CO—O—. X 10 represents at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, and an amino group as a substituent. C1-C6 linear or branched alkyl group which may have one group, a hydroxy group, a carboxy group, a C1-C6 acyl group, a C1-C6 alkoxy group, C1-C1 6 represents a carboxy group, a cyano group or an amino group esterified with an alcohol of 6, and n10 represents an integer of 0 to 4. Incidentally, also includes having a plurality of different groups as X 10 in the case of n10 is 2 or more.
In formula (10), R 91 , R 92 , R 93 and R 94 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms. Or R 91 and R 92 together represent —O—, —S—, —NH— or a C 1-6 methylene chain [— (CH 2 ) t- (t represents an integer of 1 to 6)], and m1 represents 1 or 2. )

上記のレジスト用共重合体の製造方法において、酸脱離性基を有する単量体を含むことが望ましい。ここで「酸脱離性基」とは、酸の作用により分解または脱離する基のことをいう。   In the above method for producing a copolymer for resist, it is desirable to include a monomer having an acid leaving group. Here, the “acid leaving group” means a group that decomposes or leaves by the action of an acid.

上記酸脱離性基を有する単量体は、下記式(8)〜(11)から選ばれる少なくとも1つの単量体であることが好ましい。   The monomer having an acid leaving group is preferably at least one monomer selected from the following formulas (8) to (11).

Figure 0005062943
Figure 0005062943

(式(8)中、R31は水素原子またはメチル基を表し、R1は炭素数1〜3のアルキル基を表し、X1は、置換基としてヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n1は0〜4の整数を表す。なお、n1が2以上の場合にはX1として複数の異なる基を有することも含む。
式(9)中、R32は水素原子またはメチル基を表し、R2、R3はそれぞれ独立にヒドロキシ基、シアノ基及びアミノ基で置換されていてもよい炭素数1〜3のアルキル基を表し、X2は、置換基としてヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n2は0〜4の整数を表す。なお、n2が2以上の場合にはX2として複数の異なる基を有することも含む。
式(10)中、R33は水素原子またはメチル基を表し、R4は炭素数1〜3のアルキル基を表し、R331、R332、R333、R334はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基を表し、Z1、Z2はそれぞれ独立に−O−、−S−、−NH−または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)u1−(u1は1〜6の整数を表す)]を表し、X3は、置換基としてヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n3は0〜4の整数を表し、qは0または1を表す。なお、n3が2以上の場合にはX3として複数の異なる基を有することも含む。
式(11)中、R34は水素原子またはメチル基を表し、R5は炭素数1〜3のアルキル基を表し、X4は、置換基としてヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖または分岐アルキル基、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n4は0〜4の整数を表し、rは0〜2の整数を表す。なお、n4が2以上の場合にはX4として複数の異なる基を有することも含む。)
(In Formula (8), R 31 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and X 1 represents a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, or a carbon number as a substituent. A straight chain having 1 to 6 carbon atoms which may have at least one group selected from the group consisting of an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an ester group with a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and an amino group; Represents a branched alkyl group, a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group or an amino group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms. , N1 represents an integer of 0 to 4. In addition, when n1 is 2 or more, it includes that X 1 has a plurality of different groups.
In the formula (9), R 32 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 and R 3 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a hydroxy group, a cyano group or an amino group. And X 2 is selected from the group consisting of a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and an amino group as a substituent. A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may have at least one group, a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms Represents a carboxy group or an amino group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and n2 represents an integer of 0 to 4. Incidentally, also includes having a plurality of different groups as X 2 in the case of n2 is 2 or more.
In Formula (10), R 33 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 4 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 331 , R 332 , R 333 , and R 334 are each independently a hydrogen atom, carbon Represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 and Z 1 and Z 2 are each independently —O—, —S—, —NH— or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) u1 -(U1 represents an integer of 1 to 6)], and X 3 is an ester with a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. A straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may have at least one group selected from the group consisting of a carboxy group and an amino group, a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, and a carbon number of 1 ˜6 acyl group, C 1-6 alkoxy group, carbon number Represents esterified carboxyl group or an amino group at 6 alcohol, n3 represents an integer of 0 to 4, q is 0 or 1. In addition, when n3 is 2 or more, it includes having a plurality of different groups as X 3 .
In formula (11), R 34 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 5 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X 4 represents a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, or a carbon number 1 as a substituent. A straight chain or branched chain having 1 to 6 carbon atoms, which may have at least one group selected from the group consisting of an acyl group of -6, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbons, and an amino group An alkyl group, a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group or an amino group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, n4 represents an integer of 0 to 4, and r represents an integer of 0 to 2. In addition, when n4 is 2 or more, it includes having a plurality of different groups as X 4 . )

本発明の第三の要旨は、重合することにより本発明の重合体の構成単位となる単量体を有機溶剤に溶解させた溶液を、重合容器中に滴下しながら重合を行う上記の重合体の製造方法である。   The third gist of the present invention is the polymer as described above, wherein the polymerization is carried out while a solution obtained by dissolving the monomer that is a constituent unit of the polymer of the present invention in an organic solvent is dropped into a polymerization vessel. It is a manufacturing method.

本発明の第四の要旨は、前記の各製造方法により得られるレジスト用共重合体を含むことを特徴とするレジスト組成物である。   The fourth gist of the present invention is a resist composition comprising a resist copolymer obtained by each of the above production methods.

本発明の第五の要旨は、ラクトン骨格を有する構成単位を有するレジスト用重合体であって、前記レジスト用共重合体のラクトン骨格を有する構成単位の平均共重合組成比をXモル%としたとき、臨界吸着クロマトグラフィー法で得られる共重合組成分布曲線におけるラクトン骨格を有する構成単位の共重合組成比が(X−5)モル%〜(X+5)モル%の範囲の面積の比率が全体の42〜95%であるレジスト用重合体である。   The fifth gist of the present invention is a resist polymer having a structural unit having a lactone skeleton, wherein the average copolymer composition ratio of the structural unit having a lactone skeleton in the resist copolymer is X mol%. When the copolymer composition ratio of the structural unit having a lactone skeleton in the copolymer composition distribution curve obtained by the critical adsorption chromatography method is an area ratio in the range of (X-5) mol% to (X + 5) mol%. It is a polymer for resist which is 42 to 95%.

本発明の第六の要旨はラクトン骨格を有する構成単位を有するレジスト用重合体であって、前記レジスト用共重合体のラクトン骨格を有する構成単位の平均共重合組成比をXモル%としたとき、臨界吸着クロマトグラフィー法で得られる共重合組成分布曲線におけるラクトン骨格を有する構成単位の共重合組成比が(X−5)モル%〜(X+5)モル%の範囲の面積の比率が全体の42〜95%以上である請求項1記載の製造方法で製造されるレジスト用共重合体である。
本発明の第七の要旨は前記のレジスト用共重合体と、光酸発生剤を含むことを特徴とする化学増幅型レジスト組成物である。
本発明の第八の要旨は、上記のレジスト組成物を、被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成方法である。また、本発明の第九の要旨は、上記のレジスト組成物を、被加工基板上に塗布する工程と、電子線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成方法である。
The sixth gist of the present invention is a resist polymer having a structural unit having a lactone skeleton, wherein the average copolymer composition ratio of the structural unit having a lactone skeleton of the resist copolymer is X mol%. The copolymer composition ratio of the structural unit having a lactone skeleton in the copolymer composition distribution curve obtained by the critical adsorption chromatography method is an area ratio in the range of (X-5) mol% to (X + 5) mol%. It is -95% or more, It is a copolymer for resists manufactured with the manufacturing method of Claim 1.
The seventh gist of the present invention is a chemically amplified resist composition comprising the resist copolymer and a photoacid generator.
An eighth aspect of the present invention is a pattern comprising a step of applying the resist composition on a substrate to be processed, a step of exposing with light having a wavelength of 250 nm or less, and a step of developing using a developer. It is a forming method. The ninth gist of the present invention is a pattern forming method including a step of applying the resist composition on a substrate to be processed, a step of exposing with an electron beam, and a step of developing using a developer. It is.

本発明の製造方法により得られたレジスト用共重合体レジスト組成物、および本発明のレジスト用共重合体は、高い感度および解像度を損なうことなく、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制され、またラインエッジラフネスが小さく、高精度の微細なレジストパターンを安定して形成することができる。そのため、本発明のレジスト用共重合体およびレジスト組成物は、DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィー、特にArFエキシマレーザーを使用するリソグラフィーに好適に用いることができる。   Resist copolymer resist composition obtained by the production method of the present invention, and the resist copolymer of the present invention, the formation of microgel in the resist solution is suppressed without impairing high sensitivity and resolution, In addition, the line edge roughness is small, and a highly accurate fine resist pattern can be stably formed. Therefore, the resist copolymer and resist composition of the present invention can be suitably used for DUV excimer laser lithography or electron beam lithography, particularly lithography using an ArF excimer laser.

本発明のレジスト用共重合体は、ラクトン骨格を有する単量体単位を含むものである。
ラクトン骨格を有する単量体とは、環内カルボキシル基(−CO−O−)を含む環状の飽和炭化水素を有する構造を有し、重合性官能基として、エチレン性二重結合を有する単量体である。このような単量体を共重合反応に用いることで、ラクトン骨格を有する構成単位を含む共重合体が得られる。
The resist copolymer of the present invention contains a monomer unit having a lactone skeleton.
A monomer having a lactone skeleton has a structure having a cyclic saturated hydrocarbon containing an endocyclic carboxyl group (—CO—O—), and a monomer having an ethylenic double bond as a polymerizable functional group Is the body. By using such a monomer for the copolymerization reaction, a copolymer containing a structural unit having a lactone skeleton can be obtained.

このラクトン骨格を有する単量体としては、例えば、δ−バレロラクトン環を有する(メタ)アクリレート、γ−ブチロラクトン環を有する(メタ)アクリレート、多環式ラクトンを有する(メタ)アクリレート等、およびこれらの化合物のラクトン環上に置換基を有する誘導体等が挙げられる。より具体的には、前記式(1)〜(7)で表される単量体が好ましいものとして挙げられ、それ以外にも、2−(1−(メタ)アクリロイルオキシ)エチル−4−ブタノリド、パントイルラクトン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。なお、本発明において「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートの
総称である。
Examples of the monomer having a lactone skeleton include (meth) acrylate having a δ-valerolactone ring, (meth) acrylate having a γ-butyrolactone ring, (meth) acrylate having a polycyclic lactone, and the like. And derivatives having a substituent on the lactone ring of the compound. More specifically, monomers represented by the above formulas (1) to (7) may be mentioned as preferable ones. In addition, 2- (1- (meth) acryloyloxy) ethyl-4-butanolide And pantoyl lactone (meth) acrylate. In the present invention, “(meth) acrylate” is a general term for acrylate and methacrylate.

ラクトン骨格を有する構成単位からなるレジスト用共重合体は、金属表面等の極性の高い表面に対する密着性に優れており、またこれら構成単位が酸により脱離する保護基(酸脱離性基)を含有していると優れた感度を有する。さらに、これらラクトン骨格を有する構成単位が高い炭素密度を含有していると、優れたドライエッチング耐性を有する。   Resist copolymers consisting of structural units having a lactone skeleton have excellent adhesion to highly polar surfaces such as metal surfaces, and these structural units are protected by acid (protective groups). When it contains, it has excellent sensitivity. Furthermore, when these structural units having a lactone skeleton contain a high carbon density, they have excellent dry etching resistance.

ラクトン骨格を有する構成単位を重合体に導入するには、例えばラクトン骨格を有する単量体を重合すればよい。   In order to introduce a structural unit having a lactone skeleton into the polymer, for example, a monomer having a lactone skeleton may be polymerized.

ラクトン骨格を有する単量体は、1種、あるいは必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。   Monomers having a lactone skeleton can be used alone or in combination of two or more as required.

ラクトン骨格を有する構成単位の比率は、レジスト組成物のマイクロゲル数、感度、解像度、基板への密着性の点で重合体全体に対し10〜90モル%の範囲であることが好ましく、より好ましくは、30〜70モル%の範囲である。   The ratio of the structural unit having a lactone skeleton is preferably in the range of 10 to 90 mol%, more preferably in terms of the number of microgels of the resist composition, sensitivity, resolution, and adhesion to the substrate, relative to the whole polymer. Is in the range of 30 to 70 mol%.

ラクトン骨格を有する単量体はレジストの感度および解像度が高い点で、前記式(1)〜(7)で表される化合物が好ましい。   The monomer having a lactone skeleton is preferably a compound represented by the above formulas (1) to (7) from the viewpoint of high resist sensitivity and resolution.

前記式(1)の具体例として、下記式(1−1)〜(1−4)   As specific examples of the formula (1), the following formulas (1-1) to (1-4)

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。中でも、感度および解像度の点から、(1−1)および(1−4)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, monomers represented by (1-1) and (1-4) are preferable from the viewpoint of sensitivity and resolution. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(2)の具体例として、下記式(2−1)〜(2−4)   As specific examples of the formula (2), the following formulas (2-1) to (2-4)

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。中でも、ドライエッチング耐性の点から、前記式(2−2)および(2−4)で表される単量体が好ましく、レジスト溶剤への溶解性の点から、前記式(2−3)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, from the viewpoint of dry etching resistance, the monomers represented by the above formulas (2-2) and (2-4) are preferable. From the viewpoint of solubility in a resist solvent, the above formula (2-3) The monomer represented is preferred. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(3)の具体例として、下記式(3−1)〜(3−8)   As specific examples of the formula (3), the following formulas (3-1) to (3-8)

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。中でも、ドライエッチング耐性の点から、前記式(3−2)、(3−4)、(3−6)および(3−8)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましく、レジスト溶剤への溶解性の点から、前記式(3−3)および(3−7)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, from the viewpoint of dry etching resistance, the monomers represented by the above formulas (3-2), (3-4), (3-6) and (3-8) and their geometric isomers, optical isomerism The monomers represented by the above formulas (3-3) and (3-7) and their geometrical isomers and optical isomers are preferable from the viewpoint of solubility in a resist solvent. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(4)の具体例として、下記式(4−1)〜(4−4)   Specific examples of the formula (4) include the following formulas (4-1) to (4-4).

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。中でも、感度および解像度の点から、前記式(4−1)、(4−3)およ
び(4−4)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。
Is mentioned. Of these, monomers represented by the formulas (4-1), (4-3), and (4-4) are preferable from the viewpoint of sensitivity and resolution. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(5)の具体例として、下記式(5−1)〜(5−10)   Specific examples of the formula (5) include the following formulas (5-1) to (5-10).

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。中でも、感度および解像度の点から、前記式(5−1)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, from the viewpoint of sensitivity and resolution, the monomer represented by the formula (5-1) is preferable. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(6)の具体例として、下記式(6−1)〜(6−4)   Specific examples of the formula (6) include the following formulas (6-1) to (6-4).

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(7)の具体例として、下記式(7−1)〜(7−10)   As specific examples of the formula (7), the following formulas (7-1) to (7-10)

Figure 0005062943
Figure 0005062943

が挙げられる。中でも、有機溶剤への溶解性が優れる点から、前記式(7−1)〜(7−3)、および前記式(7−6)〜(7−8)で表される単量体が好ましく、レジストに必要とされるドライエッチング耐性が高い点から、前記式(7−2)で表される単量体がより好ましい。 Is mentioned. Among them, the monomers represented by the formulas (7-1) to (7-3) and the formulas (7-6) to (7-8) are preferable from the viewpoint of excellent solubility in organic solvents. The monomer represented by the formula (7-2) is more preferable from the viewpoint of high dry etching resistance required for the resist.

本発明の方法において、重合溶剤として使用されるラクトン類とは、環内カルボキシル基を含む環状の飽和炭化水素であり、環上に直鎖、分岐の飽和炭化水素の置換基を有してもよい化合物である。具体的には、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等が挙げられる。中でも、低沸点であるγ−ブチロラクトンが好ましい。   In the method of the present invention, the lactone used as a polymerization solvent is a cyclic saturated hydrocarbon containing an intracyclic carboxyl group, and may have a linear or branched saturated hydrocarbon substituent on the ring. Good compound. Specific examples include β-butyrolactone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, and the like. Among them, γ-butyrolactone having a low boiling point is preferable.

上記のラクトン類と共に重合溶剤に使用できる溶剤としては、単量体、重合開始剤と、連鎖移動剤を併用する場合はその連鎖移動剤、および得られる共重合体のいずれも溶解できる溶剤が好ましい。このような有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサン、イソプロピルアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン(以下、THFと表すことがある)、メチルエチルケトン(以下、MEKと表すことがある)、メチルイソブチルケトン、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と表すことがある)、乳酸エチル等が挙げられる。これらの溶剤は、1種、あるいは必要に応じて2種以上
を組み合わせて使用することができる。
As a solvent that can be used as a polymerization solvent together with the above lactones, a solvent that can dissolve both the monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent when the chain transfer agent is used in combination is preferable. . Examples of such an organic solvent include 1,4-dioxane, isopropyl alcohol, acetone, tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as THF), methyl ethyl ketone (hereinafter sometimes referred to as MEK), methyl isobutyl ketone, and propylene. Examples thereof include glycol monomethyl ether acetate (hereinafter sometimes referred to as PGMEA) and ethyl lactate. These solvents can be used alone or in combination of two or more as required.

本発明における、重合溶剤中のラクトン類の存在比(以下、「濃度」ともいう)を変化させるとは、重合反応開始時と重合反応終了時の間で、重合溶剤中のラクトン類の濃度を連続的に変化させる場合も、あるいは間欠的に変化させる場合も含む意味である。また、重合反応の進行に伴って、重合溶剤中のラクトン類の濃度が上がる場合も、あるいは下がる場合も含む意味である。さらに、重合反応の進行に伴って、重合溶剤中のラクトン類の濃度を上げる場合、重合反応液中へ滴下あるいは投入するラクトン類の濃度を、既に重合容器内に存在するラクトン類の濃度よりも高くすればよく、ラクトン類を含む混合溶剤あるいは単独のラクトン類を使用することができる。一方、重合反応の進行に伴って、ラクトン類の濃度を下げる場合、重合反応液中へ滴下あるいは投入するラクトン類の濃度は、既に重合容器内に存在するラクトン類の濃度よりも低くすればよく、ラクトン類を含む混合溶剤あるいはラクトン類以外の単独の溶媒を使用することができる。なお、本発明において定義する「混合溶剤」とは、重合反応終了時点で混合溶剤となっていればよく、反応初期においては、ラクトン類の単独溶媒あるいはラクトン類以外の単独溶媒である場合を含む。   In the present invention, changing the abundance ratio of lactones in the polymerization solvent (hereinafter also referred to as “concentration”) means that the concentration of lactones in the polymerization solvent is continuously changed between the start of the polymerization reaction and the end of the polymerization reaction. This also includes the case of changing to, or the case of changing intermittently. Further, it means that the concentration of lactones in the polymerization solvent increases or decreases with the progress of the polymerization reaction. Further, when the concentration of lactones in the polymerization solvent is increased as the polymerization reaction proceeds, the concentration of lactones dropped or introduced into the polymerization reaction solution is set higher than the concentration of lactones already present in the polymerization vessel. A mixed solvent containing lactones or a single lactone can be used. On the other hand, when the concentration of lactones is lowered as the polymerization reaction proceeds, the concentration of lactones dropped or introduced into the polymerization reaction solution should be lower than the concentration of lactones already present in the polymerization vessel. A mixed solvent containing lactones or a single solvent other than lactones can be used. The “mixed solvent” defined in the present invention is only required to be a mixed solvent at the end of the polymerization reaction, and includes the case where it is a single solvent of lactones or a single solvent other than lactones at the initial stage of the reaction. .

ラクトン類とその他の溶剤との混合比は、例えばγ−ブチロラクトンとTHFとの混合溶媒の場合、γ−ブチロラクトンは28.5〜100質量%が好ましく、γ−ブチロラクトンとPGMEAとの混合溶媒の場合、γ−ブチロラクトンは3.3〜100質量%が好ましいが、ラクトン類とその他の溶剤の組み合わせはこれらに限定されるものではない。   The mixing ratio of lactones and other solvents is, for example, in the case of a mixed solvent of γ-butyrolactone and THF, preferably from 28.5 to 100% by mass of γ-butyrolactone, and in the case of a mixed solvent of γ-butyrolactone and PGMEA Γ-butyrolactone is preferably 3.3 to 100% by mass, but the combination of lactones and other solvents is not limited thereto.

前記ラクトン類の濃度変化量は、重合反応中のラクトン骨格を有する単量体の消費速度の点から、1時間当たり3質量%〜20質量%が好ましい。   The concentration change amount of the lactone is preferably 3% by mass to 20% by mass per hour from the viewpoint of the consumption rate of the monomer having a lactone skeleton during the polymerization reaction.

本発明の製造方法により得られたレジスト用共重合体を使用することによって、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制され、ラインエッジラフネスが低減されるといった優れた性能を発現する理由については次のように推定している。   The reason why the use of the resist copolymer obtained by the production method of the present invention exhibits excellent performance such as generation of microgel in the resist solution and reduction of line edge roughness will be described below. It is estimated as follows.

すなわち、従来の製造方法である、溶媒であるラクトン類の、重合溶剤に対する濃度が変化しない製造方法により得られたレジスト用共重合体は、分子鎖1本中におけるラクトン骨格を有する構成単位の連鎖長が長いので、レジスト用共重合体全体として構成単位連鎖分布が不均一となり、レジスト溶液中でマイクロゲルが生成する。また、構成単位連鎖分布が不均一であると、レジスト膜表面および内部において酸により脱離する保護基の分布が不均一になり、これによりラインエッジラフネスが乏しいものとなる。   That is, the resist copolymer obtained by the conventional production method in which the concentration of the lactone as a solvent with respect to the polymerization solvent does not change is a chain of structural units having a lactone skeleton in one molecular chain. Since the length is long, the structural unit chain distribution becomes nonuniform in the resist copolymer as a whole, and a microgel is generated in the resist solution. Further, if the structural unit chain distribution is non-uniform, the distribution of protecting groups that are eliminated by an acid on the resist film surface and in the inside becomes non-uniform, thereby resulting in poor line edge roughness.

これに対し、本発明の製造方法により得られたレジスト用共重合体は、溶媒であるラクトン類の、重合溶剤に対する濃度を変化させることでラクトン骨格を有する構成単位の連鎖分布を制御することができ、結果として、他の構成単位の連鎖分布も制御でき、分子鎖1本中における同種の構成単位連鎖長が従来技術のものに比較して短く、レジスト用共重合体全体として構成単位連鎖分布が均一となり、共重合組成分布が狭くなりこれにより従来技術にみられた課題を解決したものである。   In contrast, the resist copolymer obtained by the production method of the present invention can control the chain distribution of structural units having a lactone skeleton by changing the concentration of the lactone as a solvent with respect to the polymerization solvent. As a result, the chain distribution of other structural units can also be controlled, and the chain length of the same structural unit in one molecular chain is shorter than that of the prior art, and the structural unit chain distribution as a whole resist copolymer Becomes uniform and the copolymer composition distribution becomes narrow, thereby solving the problems found in the prior art.

すなわち、本発明は、溶媒中のラクトン類濃度の増大にともない、ラクトン骨格を有する単量体の消費速度が相対的に減少していくことを見出したことに基づく。   That is, the present invention is based on the finding that the consumption rate of a monomer having a lactone skeleton relatively decreases as the concentration of lactones in a solvent increases.

これを応用すると、ラクトン骨格を有する単量体とそれ以外の単量体との共重合において、ラクトン骨格を有する単量体の消費速度が相対的に速い場合は、重合初期に溶媒中のラクトン類の濃度を高くし、重合が進行するに伴い溶媒中のラクトン類濃度を下降させていくことにより、ラクトン骨格を有する単量体の連鎖長を短くそろえることが出来る。これとは逆に、ラクトン骨格を有する単量体の消費速度が相対的に遅い場合は、重合初期に溶媒中のラクトン類の濃度を低くし、重合が進行するに伴い溶媒中のラクトン類濃度を上昇させていけばよい。   When this is applied, in the copolymerization of a monomer having a lactone skeleton with another monomer, if the consumption rate of the monomer having a lactone skeleton is relatively high, the lactone in the solvent at the initial stage of polymerization The chain length of the monomer having a lactone skeleton can be shortened by increasing the concentration of the monomer and decreasing the concentration of the lactone in the solvent as the polymerization proceeds. On the other hand, if the consumption rate of the monomer having a lactone skeleton is relatively slow, the concentration of lactones in the solvent is lowered at the beginning of the polymerization, and the concentration of lactones in the solvent as the polymerization proceeds. You can raise it.

前記したように、ラクトン骨格を有する単量体と共重合させる単量体成分としては、化学増幅型レジストとして利用できることから酸脱離性基を有する単量体を使用するのが好ましい。前記酸脱離性基としては、第三級アルキル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等の環状エーテル基、1−エトキシエチル基、1−メトキシプロピル基等のアルコキシアルキル基等が挙げらる。   As described above, the monomer component copolymerized with the monomer having a lactone skeleton is preferably a monomer having an acid leaving group because it can be used as a chemically amplified resist. Examples of the acid leaving group include cyclic ether groups such as tertiary alkyl groups, tetrahydropyranyl groups and tetrahydrofuranyl groups, and alkoxyalkyl groups such as 1-ethoxyethyl group and 1-methoxypropyl group. .

前記酸脱離性基を有する単量体はドライエッチング耐性の点で脂環式骨格を含むことが好ましい。脂環式骨格を有する構成単位とは、環状の脂肪族炭化水素基を1個以上有する構造を有する構成単位骨格である。この環状の脂肪族炭化水素基は置換基を有していてもよい。   The monomer having an acid leaving group preferably contains an alicyclic skeleton in terms of dry etching resistance. The structural unit having an alicyclic skeleton is a structural unit skeleton having a structure having at least one cyclic aliphatic hydrocarbon group. This cyclic aliphatic hydrocarbon group may have a substituent.

この脂環式骨格を有する(メタ)アクリル単量体としては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデカニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、およびこれら化合物の脂環式骨格上に置換基を有する誘導体が好ましい。この脂環式骨格は、(メタ)アクリル酸単位との結合部位が3級炭素となって酸脱離性基を構成しても良いし、tert-ブチル基等の3級炭素原子を介して(メタ)アクリル酸単位と結合していても良い。   Examples of the (meth) acrylic monomer having an alicyclic skeleton include, for example, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, tetracyclododecanyl (meth) acrylate, and tricyclodecanyl. (Meth) acrylate, dicyclopentadienyl (meth) acrylate, and derivatives having a substituent on the alicyclic skeleton of these compounds are preferred. In this alicyclic skeleton, the binding site with the (meth) acrylic acid unit may be a tertiary carbon to form an acid leaving group, or through a tertiary carbon atom such as a tert-butyl group. It may be combined with a (meth) acrylic acid unit.

脂環式骨格を有する(メタ)アクリル単量体を含むレジスト用共重合体は、ドライエッチング耐性に優れており、またこれら(メタ)アクリル単量体が酸脱離性基を有していることで優れた感度を有する。さらに、これら(メタ)アクリル単量体が水酸基等の極性基を含有していると優れたレジストパターン形状安定性を有する。   Resist copolymers containing (meth) acrylic monomers having an alicyclic skeleton are excellent in dry etching resistance, and these (meth) acrylic monomers have acid-eliminating groups. It has excellent sensitivity. Furthermore, when these (meth) acrylic monomers contain polar groups such as hydroxyl groups, they have excellent resist pattern shape stability.

酸脱離性基を有する単量体は、1種あるいは必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。   The monomer which has an acid leaving group can be used 1 type or in combination of 2 or more type as needed.

酸脱離性基を有する構成単位の比率は、共重合体全体に対し10〜90モル%の範囲であることが好ましく、30〜70モル%の範囲であることがより好ましい。酸脱離性基を有する構成単位の比率は、多いほど感度および解像度が向上し、少ないほど金属表面等への密着性が低下する。   The ratio of the structural unit having an acid leaving group is preferably in the range of 10 to 90 mol%, more preferably in the range of 30 to 70 mol% with respect to the entire copolymer. As the ratio of the structural unit having an acid-eliminable group increases, the sensitivity and resolution improve, and as the ratio decreases, the adhesion to the metal surface or the like decreases.

本発明では、酸脱離性基を有する単量体として、前記式(8)〜(11)で示される脂環式骨格を有する単量体が好ましい。前記式(8)の具体例として、下記式(8−1)〜(8−4)   In the present invention, a monomer having an alicyclic skeleton represented by the above formulas (8) to (11) is preferable as the monomer having an acid leaving group. Specific examples of the formula (8) include the following formulas (8-1) to (8-4).

Figure 0005062943
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が挙げられる。中でも、感度および解像度の点から、前記式(8−1)、前記式(8−2)および前記式(8−4)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Especially, the monomer represented by said Formula (8-1), said Formula (8-2), and said Formula (8-4) from the point of a sensitivity and the resolution is preferable. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(9)の具体例として、下記式(9−1)〜(9−10)   As specific examples of the formula (9), the following formulas (9-1) to (9-10)

Figure 0005062943
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が挙げられる。中でも、感度および解像度の点から、前記式(9−1)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, from the viewpoint of sensitivity and resolution, the monomer represented by the formula (9-1) is preferable. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(10)の具体例として、下記式(10−1)〜(10−8)   As specific examples of the formula (10), the following formulas (10-1) to (10-8)

Figure 0005062943
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が挙げられる。中でも、感度および解像度の点から、前記式(10−1)、前記式(10−2)、前記式(10−5)、および前記式(10−6)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましく、ドライエッチング耐性が高い点から、前記式(10−5)および前記式(10−6)で表される単量体およびこれらの幾何異性体、光学異性体などが好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, from the viewpoint of sensitivity and resolution, monomers represented by the formula (10-1), the formula (10-2), the formula (10-5), and the formula (10-6), and these Of the monomers represented by the above formula (10-5) and the above formula (10-6), and their geometric isomers, optical, and the like. Isomers are preferred. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

前記式(11)の具体例として、下記式(11−1)〜(11−8)   As specific examples of the formula (11), the following formulas (11-1) to (11-8)

Figure 0005062943
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が挙げられる。中でも、感度および解像度が優れる点から、前記式(11−1)、前記式(11−2)、前記式(11−5)および前記式(11−6)で表される単量体が好ましい。また、レジストパターン矩形性に優れる点から、前記式(11−5)〜(11−6)で表される単量体が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を示す。 Is mentioned. Among these, from the viewpoint of excellent sensitivity and resolution, monomers represented by the formula (11-1), the formula (11-2), the formula (11-5), and the formula (11-6) are preferable. . Moreover, the monomer represented by said Formula (11-5)-(11-6) is preferable from the point which is excellent in resist pattern rectangularity. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

本発明のレジスト用共重合体の製造方法において、得られた共重合体をArFエキシマレーザーリソグラフィー用に使用する場合は、酸脱離性を有する単量体とラクトン骨格を有する単量体の両方を用いることが好ましく、パターン形状矩形性に優れることから、さらに極性基を有する単量体を用いることがより好ましい。   In the method for producing a resist copolymer of the present invention, when the obtained copolymer is used for ArF excimer laser lithography, both an acid-eliminating monomer and a monomer having a lactone skeleton are used. It is preferable to use a monomer having a polar group because it is excellent in pattern shape rectangularity.

極性基を有する単量体とは、水酸基、シアノ基、アミノ基、および無水カルボキシ基のうち少なくとも1種以上を有し、重合性官能基として、エチレン性二重結合を有する単量体である。このような単量体を共重合反応に用いることで、極性基を有する構成単位を含む共重合体が得られる。   The monomer having a polar group is a monomer having at least one of a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, and an anhydrous carboxy group, and having an ethylenic double bond as a polymerizable functional group. . By using such a monomer for the copolymerization reaction, a copolymer containing a structural unit having a polar group can be obtained.

極性基を有する単量体は、1種あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。   Monomers having a polar group can be used alone or in combination of two or more.

共重合体中での極性基を有する構成単位(ラクトン骨格や酸脱離性基を含むものは除く)の比率は、2〜50モル%の範囲が好ましく、5〜40モル%の範囲がより好ましい。   The ratio of the structural unit having a polar group in the copolymer (excluding those containing a lactone skeleton or an acid leaving group) is preferably in the range of 2 to 50 mol%, more preferably in the range of 5 to 40 mol%. preferable.

このような極性基を有する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸シアノノルボルニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアダマンチル、(メタ)アクリル酸シアノトリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシトリシクロデカニル、無水マレイン酸、無水イタコン酸、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、および、これらの化合物の環式炭化水素基上に置換基を有する単量体、p−ヒドロキシスチレン等が挙げられる。   Examples of the monomer having such a polar group include hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, cyanonorbornyl (meth) acrylate, hydroxyadamantyl (meth) acrylate, ( (Meth) acrylic acid cyanotricyclodecanyl, (meth) acrylic acid hydroxytricyclodecanyl, maleic anhydride, itaconic anhydride, (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) Examples include acrylamide, a monomer having a substituent on the cyclic hydrocarbon group of these compounds, and p-hydroxystyrene.

極性基を有する単量体として、具体的には、下記式(12−1)〜(12−18)で表される単量体   Specific examples of the monomer having a polar group include monomers represented by the following formulas (12-1) to (12-18).

Figure 0005062943
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Figure 0005062943
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が挙げられる。中でも、レジストに必要とされるドライエッチング耐性が高い点から、前記式(12−4)〜(12−13)が好ましい。なお、Rは水素原子またはメチル基を表す。 Is mentioned. Among these, the above formulas (12-4) to (12-13) are preferable from the viewpoint of high dry etching resistance required for the resist. R represents a hydrogen atom or a methyl group.

また、本発明のレジスト用共重合体の製造方法では、酸脱離性基を有する単量体、ラクトン骨格を有する単量体、極性基を有する単量体以外の他のビニル系単量体(以下「他のビニル系単量体」という)を用いてもよい。   In the method for producing a resist copolymer of the present invention, a vinyl monomer other than a monomer having an acid leaving group, a monomer having a lactone skeleton, and a monomer having a polar group (Hereinafter referred to as “another vinyl monomer”) may be used.

他のビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸−n−プロピル、(メタ)アクリル酸−iso−プロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸−iso−ブチル、(メタ)アクリル酸−tert−ブチル、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸−n−プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸−iso−プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸−n−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸−iso−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸−tert−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸−1−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸−2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸−2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル等の直鎖又は分岐を持つ(メタ)アクリル酸エステル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸メチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸エチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−n−プロピル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−iso−プロピル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−n−ブチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−iso−ブチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−tert−ブチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸メトキシメチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸エトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−n−プロポキシエチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−iso−プロポキシエチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−n−ブトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−iso−ブトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチル(メタ)アクリル酸−tert−ブトキシエチル等の直鎖または分岐骨格構造を持つα−フルオロ(メタ)アクリル酸エステル;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、等の芳香族アルケニル化合物;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、等の不飽和カルボン酸;塩化ビニル、エチレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ビニルピロリドン等が挙げられる。これらは、必要に応じて1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これら単量体が酸により脱離する保護基を含有していると優れた感度を有する。   Other vinyl monomers include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid-2-ethylhexyl, (meth) acrylic acid-n-propyl, (meth) acrylic Acid-iso-propyl, (meth) acrylic acid-n-butyl, (meth) acrylic acid-iso-butyl, (meth) acrylic acid-tert-butyl, (meth) acrylic acid methoxymethyl, (meth) acrylic acid- n-propoxyethyl, (meth) acrylic acid-iso-propoxyethyl, (meth) acrylic acid-n-butoxyethyl, (meth) acrylic acid-iso-butoxyethyl, (meth) acrylic acid-tert-butoxyethyl, ( (Meth) acrylic acid-2-ethoxyethyl, (meth) acrylic acid-1-ethoxyethyl, (meth) acrylic acid-2,2,2-trifluoroethyl, (meth) acrylic acid-2,2,3 , 3-tetrafluoro-n-propyl, (meth) acrylic acid-2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl, etc. Tri) fluoromethyl (meth) acrylate methyl, α- (tri) fluoromethyl ethyl (meth) acrylate, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylate-2-ethylhexyl, α- (tri) fluoromethyl ( Meth) acrylic acid-n-propyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-iso-propyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-n-butyl, α- (tri) fluoromethyl (Meth) acrylic acid-iso-butyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-tert-butyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid methoxymethyl, α- (tri) full Ethoxyethyl romethyl (meth) acrylate, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-n-propoxyethyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-iso-propoxyethyl, α- (tri) Fluoromethyl (meth) acrylic acid-n-butoxyethyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-iso-butoxyethyl, α- (tri) fluoromethyl (meth) acrylic acid-tert-butoxyethyl, etc. Α-fluoro (meth) acrylic acid ester having a linear or branched skeleton structure; aromatic alkenyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, etc .; non-acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, etc. Saturated carboxylic acid; vinyl chloride, ethylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, vinyl Rupiroridon, and the like. These can be used alone or in combination of two or more as required. Further, when these monomers contain a protecting group that is eliminated by an acid, excellent sensitivity is obtained.

他のビニル系単量体は、得られる共重合体の諸特性を大きく損なわない範囲で用いることができる。ビニル系単量体に由来する構成単位の共重合体中での比率は20モル%以下とすることが好ましい。   Other vinyl monomers can be used as long as the properties of the resulting copolymer are not significantly impaired. The proportion of structural units derived from the vinyl monomer in the copolymer is preferably 20 mol% or less.

重合開始剤を使用するラジカル重合では、重合開始剤のラジカル体が反応溶液中に生じ、このラジカル体を起点として単量体の連鎖重合が進行する。本発明のレジスト用共重合体の製造に用いられる重合開始剤は、熱により効率的にラジカルを発生するものが好ましい。このような重合開始剤としては、例えば、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)ヘキサン等の有機化酸化物;などが挙げられる。また、ArFエキシマレーザー光源を用いるリソグラフィー用の共重合体を製造する場合は、光線透過率をできるだけ低下させないように、分子構造中に芳香環を有しないものが好ましい。さらに、重合時の安全性等を考慮すると、重合開始剤は10時間半減期温度が60℃以上のものが好ましい。   In radical polymerization using a polymerization initiator, a radical form of the polymerization initiator is generated in the reaction solution, and the chain polymerization of monomers proceeds from this radical form as a starting point. The polymerization initiator used for the production of the resist copolymer of the present invention is preferably one that generates radicals efficiently by heat. Examples of such a polymerization initiator include azo compounds such as 2,2′-azobisisobutyronitrile and dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate; 2,5-dimethyl-2,5- And organic oxides such as bis (tert-butylperoxy) hexane. Moreover, when producing the copolymer for lithography using an ArF excimer laser light source, what does not have an aromatic ring in a molecular structure is preferable so that light transmittance may not be reduced as much as possible. Furthermore, in consideration of safety during polymerization, the polymerization initiator preferably has a 10-hour half-life temperature of 60 ° C. or higher.

レジスト用共重合体を製造する際には連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤を用いる利点は、低分子量の共重合体を製造する際に重合開始剤の量を少なくすることができること、共重合体の分子量分布を小さくできること等がある。好適な連鎖移動剤としては、例えば、1−ブタンチオール、2−ブタンチオール、1−オクタンチオール、1−デカンチオール、1−テトラデカンチオール、シクロヘキサンチオール、2−メチル−1−プロパンチオール、2−メルカプトエタノール等が挙げられる。   A chain transfer agent may be used when producing the resist copolymer. The advantage of using a chain transfer agent is that the amount of the polymerization initiator can be reduced when the low molecular weight copolymer is produced, and the molecular weight distribution of the copolymer can be reduced. Suitable chain transfer agents include, for example, 1-butanethiol, 2-butanethiol, 1-octanethiol, 1-decanethiol, 1-tetradecanethiol, cyclohexanethiol, 2-methyl-1-propanethiol, 2-mercapto Examples include ethanol.

重合反応においては、成長末端にラジカルをもつ重合体が反応溶液中に生じるが、連鎖移動剤を使用すると、この成長末端のラジカルが連鎖移動剤から水素を引き抜き成長末端が失活した重合体になる。一方、水素を引き抜かれた連鎖移動剤はラジカルを持った構造になり、このラジカル体が起点となって、再び単量体が連鎖重合していく。そのため、得られた重合体の末端には連鎖移動残基が存在する。ArFエキシマレーザー光源を用いるリソグラフィー用の共重合体を製造する場合は、共重合体の光線透過率をできるだけ低下させないよう、芳香環を有しない連鎖移動剤を用いることが好ましい。   In the polymerization reaction, a polymer having a radical at the growth end is generated in the reaction solution. However, when a chain transfer agent is used, the radical at the growth end draws hydrogen from the chain transfer agent and becomes a polymer in which the growth end is deactivated. Become. On the other hand, the chain transfer agent from which hydrogen has been extracted has a structure having radicals, and the radical forms the starting point, and the monomer is chain-polymerized again. Therefore, a chain transfer residue exists at the terminal of the obtained polymer. When producing a copolymer for lithography using an ArF excimer laser light source, it is preferable to use a chain transfer agent having no aromatic ring so as not to reduce the light transmittance of the copolymer as much as possible.

本発明の重合体を製造する方法は特に限定されないが、一般に溶液重合で行われ、単量体を重合容器中に滴下する滴下重合と呼ばれる重合方法が好ましい。   The method for producing the polymer of the present invention is not particularly limited, but a polymerization method called drop polymerization, which is generally performed by solution polymerization and a monomer is dropped into a polymerization vessel, is preferable.

中でも、組成分布および/または分子量分布の狭い重合体が簡便に得られる点から、重合することにより目的とする重合体の構成単位となる単量体(単量体のみであっても、単量体を有機溶剤に溶解させた溶液であってもよい)を重合容器中に滴下しながら重合を行う滴下重合と呼ばれる重合方法により本発明の重合体を製造することが好ましい。   Among them, from the viewpoint that a polymer having a narrow composition distribution and / or molecular weight distribution can be easily obtained, a monomer that becomes a constituent unit of a target polymer by polymerization (even if only a monomer is used, The polymer of the present invention is preferably produced by a polymerization method called dropping polymerization in which the polymerization is carried out while dropping the solution in an organic solvent.

滴下重合法においては、例えば、有機溶剤をあらかじめ重合容器に仕込み、所定の重合温度まで加熱した後、単量体および重合開始剤、必要に応じて連鎖移動剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液を、重合容器内の有機溶剤中に滴下する。単量体は有機溶剤に溶解させずに滴下してもよく、その場合、重合開始剤と必要に応じて連鎖移動剤とを単量体に溶解させた溶液を有機溶剤中に滴下する。また、有機溶剤をあらかじめ重合容器内に仕込まずに単量体を重合容器中に滴下してもよい。また、単量体、重合開始剤、連鎖移動剤はそれぞれ単独または任意の組み合わせで滴下できる。滴下重合法における重合温度は、特に
限定されないが、50〜150℃の範囲内であることが好ましい。
In the drop polymerization method, for example, an organic solvent is previously charged in a polymerization vessel and heated to a predetermined polymerization temperature, and then a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent dissolved in an organic solvent if necessary The body solution is dropped into the organic solvent in the polymerization vessel. The monomer may be dropped without being dissolved in the organic solvent. In that case, a solution in which the polymerization initiator and, if necessary, the chain transfer agent are dissolved in the monomer is dropped into the organic solvent. Further, the monomer may be dropped into the polymerization vessel without previously charging the organic solvent into the polymerization vessel. Moreover, a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent can each be dripped individually or in arbitrary combinations. The polymerization temperature in the dropping polymerization method is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 to 150 ° C.

有機溶剤に溶解させた単量体溶液の濃度は、特に限定されないが、5〜50質量%の範囲内であることが好ましい。
本発明の共重合体、および本発明の製造方法で得られる共重合体は共重合組成分布が狭いことが特徴であり、それによってレジスト組成物として用いた場合に優れた性質を示す。共重合組成分布は以下に記載する方法によって簡便、迅速、かつ正確に求めることができる。
臨界吸着クロマトグラフィー法を用いるレジスト用重合体の共重合組成分布の測定方法について説明する。
臨界吸着クロマトグラフィー法を用いるレジスト用共重合体の共重合組成分布の分析方法は、液相クロマトグラフィー(LC)法によるものであって、市販のLC装置を使用できる。
臨界吸着クロマトグラフィー法は、移動層として試料となる共重合体の良溶媒と貧溶媒の混合物(溶離液)を用い、固定層として無機および有機ゲルを用い、試料とゲルおよび試料と溶離液との間に発生する相互作用を利用して、試料となる共重合体の高分子鎖1本の極性分布つまり共重合組成分布によって成分を分離して検出する方法である。移動層となる溶離液は、定量送液ポンプにより一定流速で加圧送液される。固定層である無機および有機ゲルは(分析用)カラム中に充填して使用される。通常のLC装置の構成は、溶離液の流れる順番に、溶離液タンク、ポンプ、切り替え弁、サンプリングループ、切り替え弁、(必要に応じて)ガードカラム、分析用カラム、検出器、廃液タンクとなっている。
共重合組成分布を測定しようとするレジスト用共重合体を、この共重合体が完全に溶解する溶剤で溶解して試料とする。用いる溶剤は、レジスト用共重合体の良溶媒あるいは、その良溶媒と貧溶媒の混合物でレジスト用共重合体が完全に溶解する混合溶剤であれば特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶剤、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの塩素系溶剤、アセトニトリルなどのニトリル系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、ジエチルテーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶剤、ジメチルスルホキシドなどのスルホ系溶剤、ピリジンなどの含窒素芳香族系溶剤、酢酸などの弱酸性溶剤を用いることができる。これらの溶剤は重水素化されていてもよい。また、試料を調製する際に、レジスト用共重合体を固形状に乾燥してから溶解しても良いし、重合後の重合体溶液を上記の溶剤で希釈して試料としても良い。試料の濃度は、通常0.05〜10mg/mLであり、好ましくは0.1〜5mg/mLである。試料の濃度が低すぎる場合には、検出感度が低下し分析精度が低下する、または試料を調製しにくいという問題が生じ、試料の濃度が濃すぎる場合には、検出器の測定限界以上に信号が強すぎるため分析精度が低下するという問題が生じ好ましくない。LC装置に注入する試料の量は、通常5〜200μL、好ましくは10〜100μLである。試料の量が少なすぎる場合には、検出感度が低下しまたは試料注入精度が低下し分析精度が低下するという問題が生じ、試料の量が多すぎる場合には、検出器の測定限界以上に信号が強すぎるため分析精度が低下するという問題が生じ好ましくない。試料の量はLC装置により所望の量に設定可能である。
移動層となる溶離液は、極性のそれぞれ異なる2種類以上の構成単位からなる共重合体を、その化学組成比によって分離するため、レジスト用共重合体の溶解性が異なる2種類以上の溶剤を使用することが必要となる。よって、共重合組成分布を測定しようとするレジスト用共重合体の良溶媒あるいは、その良溶媒と貧溶媒の混合物でレジスト用共重合体が完全に溶解する混合溶剤が用いられ、好ましくは、試料を調製するのに用いたものと同じ溶剤が用いられるが、混合して用いる場合は混合組成比は特に限定されない。溶離液は通常0.1〜2.0mL/分、好ましくは0.2〜1.0mL/分の流速で定量送液ポンプにより送液される。流速が小さいと分析時間が長くなり、流速が大きいと分析精度が低下し好ましくない。定量送液ポンプの送液精度は通常±1.0%以内〜±0.5%以内程度である。なお、使用する溶離液は2種類以上の溶剤の混合物であることから、2種類以上の溶剤を任意の割合で混合したり、その混合割合を時間とともに変化させることが可能な定量送液ポンプを2台以上設けることが好ましい。また、2種類以上の溶剤を均一に混合するために、定量送液ポンプと切り替え弁との間に、ミキシングカラムを設けることが好ましい。さらに、溶離液に存在する微小な気泡が除去され、送液速度が安定することから、溶離液タンクと定量送液ポンプとの間に脱気装置を設けることが好ましい。
定量送液ポンプにより送り出された溶離液は分析用カラムに送り込まれるが、分析用カラムの手前には試料注入機構がある。試料注入機構は、切り替え弁+サンプリングループ+切り替え弁という構成になっている。サンプリングループは、試料を一時的に蓄えておく部位である。定常的に溶離液が流れる状態では溶離液はサンプリングループを通らずに分析用カラムに送り込まれる。試料注入時には、サンプリングループの両側に設けられた切り替え弁が、試料側に切り替わることによりサンプリングループ内の試料が分析用カラムに送り込まれる機構になっている。
本発明の共重合組成分布の分析方法では、サンプリングループの容量は通常10〜200μL、好ましく10〜50μLである。サンプリングループ容量の設定は、所望の容量のサンプリングループにつけ替えることにより行われ、例えば東ソー社から10、20、50、100および200μLのサンプリングループが上市されており、入手可能である。用いるべきサンプリングループの容量は、試料の量に対する比(ここでは、サンプリングループ容量/試料の量=サンプリングループ容量比という)により決まる。サンプリングループ容量比は、通常1〜10、好ましくは1〜5、特に好ましくは1〜3である。試料の量、サンプリングループの容量、サンプリングループ容量比が上記の範囲にある時に、容量のバランスに優れ、レジスト用共重合体の共重合組成分布の分析精度が良好となる。
分析用カラムと試料注入機構の間には、必要に応じてガードカラムを配置する。ガードカラムは、例えば試料中の溶離液不要成分や異物などを取り除き、分析用カラムの劣化を防ぐためのものである。
固定層として無機あるいは有機ゲルをカラム(本発明では、上記のガードカラムと区別するために、「分析用カラム」ともいう。)に充填して用いる。分析用カラムの全長は、通常10〜50cm、より好ましくは10〜40cmである。例えば1本15cmのカラムを用いる場合、好ましくは直列1〜3本、特に好ましくは1本である。カラムの内径は特に限定されないが、通常7mm以下、好ましくは5mm以下である。無機あるいは有機ゲルとしては、シリカゲル、ポリビニルアルコールゲル、ポリヒドロキシアクリレートゲル、ポリアクリレートゲル、ポリスチレン−ジビニルベンゼンゲル、アルミナ、カーボンなど、測定しようとする試料の極性に応じて選択することができる。また、上記の固定相に対して、炭素数4〜18のアルキル鎖、フェニル基、シアノ基、アミノ基、スルホ基、ジオール、グリセロプロピル基などで化学修飾を施したものを使用してもよい。中でも、レジスト用共重合体の共重合組成分布の分析精度が良好となる点から、炭素数4〜18のアルキル鎖で化学修飾されたシリカゲル、ポリアクリレートゲル、ポリスチレン−ジビニルベンゼンゲルが好ましい。
無機あるいは有機ゲルは粒子状であるが、その粒径は通常20μm以下、好ましくは10μm以下である。粒径は、溶離液の種類により膨潤度が変わるため、テトラヒドロフラン(以下、THFと表すことがある)溶剤中での値である。このような粒径の無機あるいは有機ゲルは、液体クロマトグラフィー装置会社などから上市されており入手可能である。
分析用カラムの全長で、上記の無機あるいは有機ゲルを充填剤として用いることにより、無機あるいは有機ゲルとレジスト用共重合体の相互作用のバランスが良好となり、分析精度が良好で、短い所要時間での共重合組成分析が可能となる。
分析用カラムから流出した試料は、共重合体の高分子鎖1本の極性によって分離されているため、これを適当な検出器で検出することにより、各共重合組成分画成分の割合を検出できる。検出器としては、紫外・可視吸光光度(UV−Vis)検出器、蛍光検出器、示差屈折率(RI)検出器、多波長検出器、伝導度検出器、電気化学検出器、蒸発光散乱検出器(ELSD)、質量分析器(MSD)、核磁気共鳴(NMR)装置、赤外(IR)分光光度計等が挙げられる。中でも、溶離液の紫外光および可視光領域における光線透過率が低い場合にも使用できることから、ELSDが好ましい。また、共重合組成を直接求めることができることから、NMRが好ましい。検出器には、データ処理装置が接続され、通常はコンピュータ等を使用して、後述する方法で共重合組成分布を定量化する。
分析用カラムと、好ましくは検出器は恒温槽に入れ一定温度に維持される。分子量測定時の測定精度の外乱をできるだけ排除し、分析精度を良くするためである。カラムは通常室温〜室温よりもやや高い温度に維持され、温度制御精度は、好ましくは±0.2℃以下、特に好ましくは±0.1℃以下である。

次に、本発明の臨界吸着クロマトグラフィー法を用いた共重合体の組成分布の分析方法について説明するが、ここでは簡単のために、2種類の構成単位からなる共重合体について説明する。
ここでは簡単のために、2種類の構成単位uおよびtからなる共重合体UTについて説明する。
まず、3種類以上の異なる質量平均分子量の、それぞれの構成単位だけからなる重合体(以下、単独重合体という)UおよびTを用意する。この単独重合体の製造方法は、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、塊状重合など、特に限定されないが、分子量制御が容易で、比較的狭い分子量分布を持つことから、溶液重合が好ましい。また、単独重合体に含まれる不純物を除去するために、再沈殿精製操作を行うことが好ましい。さらに、質量平均分子量の異なる試料を得るために、ある質量平均分子量の単独重合体を、溶媒分別法、沈殿分別法、クロマト分取法など既知の方法で、分子量分別してもよい。なお、重合開始剤、場合によっては分子量調整剤あるいは連鎖移動剤、重合溶剤は特に限定されない。
次に、質量平均分子量の異なるそれぞれの単独重合体Uの溶出曲線の頂上点が一致するような溶離液の種類およびその組成比、分析用カラム、カラム温度を決定する。このときの測定条件(溶離液の種類、組成比、分析用カラム、カラム温度)を、単独重合体Uの臨界吸着条件(以下、CA条件という)とする。同様に、単独重合体TのCA条件を決定するが、溶離液の種類と分析用カラムは単独重合体UのCA条件と同一にすることが好ましい。なお、溶離液としては、単独重合体UおよびTを完全に溶解させる溶媒を使用する。また、カラム温度は、溶離液が分解、揮発しないことから60℃以下が好ましく、溶離液の粘度が低いことから0℃以上が好ましい。
そして、単独重合体UおよびTのCA条件のうち、溶出曲線の頂上点が出現する時間の早い単独重合体のCA条件から、溶出曲線の頂上点が出現する時間の遅い単独重合体のCA条件へ、一定の割合で変化させる測定条件(以下、「組成分布測定条件」という)において、共重合体UTの溶液を試料として液相クロマトグラフィーを実施すると、共重合体UTの共重合組成比に応じた溶出曲線を得ることができる。
しかしながら、構成単位の組み合わせによっては、溶離液の種類と分析用カラムの両方が共通であるCA条件を見出せない場合がある。このような場合は、一方の構成単位のCA条件で固定して測定を行い、溶出曲線を得ることができる。
このようにして得られた共重合体UTの溶出曲線は、以下に述べる3つの方法のいずれかにより、溶出時間と共重合組成とを対応させることができる。溶出曲線は共重合組成分布曲線として読み替えることができる。
方法1:検出器としてNMRを用いる方法
この方法は、分析用カラムによって分離された共重合体UTの試料を直接NMR装置へ導入し、一定間隔でNMR測定をすることによって得られるNMRスペクトルから、共重合組成比を求めることで、溶出時間を共重合組成比へ置き換えるものである。なお、NMR測定する間隔は、共重合組成分布曲線が滑らかになる点から、30秒間以内が好ましい。
方法2:分画分取した試料の共重合組成比をNMRにより測定する方法
上記方法1において、分析用カラムによって分離された共重合体UTの試料を直接NMR装置へ導入したのに対して、この方法は、分離された共重合体UTの試料を一旦、数種類に分画分取した後、この分画分取した試料をNMR測定し、各分画ごとに共重合組成比を求めることで、溶出時間を共重合組成比へ置き換えるものである。なお、分画分取する間隔は、共重合組成分布曲線が滑らかになる点から、30秒間以内が好ましい。
方法3:既知の共重合組成比の試料を標準として用いる方法
数種類の共重合組成比の異なる試料(以下、「標準試料」という)を上述した組成分布測定条件で測定し、各標準試料で得られる溶出曲線の頂上の時間をその共重合組成比へ置き換えるものである。なお、標準試料は、できる限り共重合組成分布の少ないものが好ましい。
上記3つの方法のうち、共重合組成分布曲線がより正確な点から、方法1または方法2が好ましく、特別な装置が必要ないことから、方法3が好ましい。
このようにして得られた溶出曲線が幅広の場合は、共重合組成分布が広いことを示し、逆に溶出曲線が鋭い場合は、共重合組成分布が狭いことを示す。
測定の信頼性は、頂上点周辺のある特定の溶出時間でサンプリングした溶離液の組成をNMRによって3回測定し、各成分の誤差が±0.2%の範囲に収まっていることによって判断することができる。
前記共重合体のラクトン骨格を有する構成単位の平均共重合組成比とは、NMR測定法で得られるスペクトル中のラクトン骨格を有する単量体単位のピーク強度を用いて算出される共重合組成比のことである。なお、NMR測定において観測する核は1Hあるいは13Cの何れかである必要がある。また、NMR測定時の試料濃度は、観測核が1Hの場合は0.1〜10(質量/容量)%が好ましく、0.2〜7(質量/容量)%がより好ましく、観測核が13Cの場合は1〜40(質量/容量)%が好ましく、5〜30(質量/容量)%がより好ましい。
この構成単位(A)の平均共重合組成(X、単位モル%)の−5モル%〜+5モル%で区切られる共重合組成分布曲線の面積(P)とは、下記の溶出曲線の斜線で示した部分の面積である。
また、共重合組成分布曲線の全面積とは、下記の溶出曲線において、溶出曲線とベースラインで囲まれる面積(Q)のことである。
よって、共重合組成分布曲線において、レジスト用共重合体のラクトン骨格を有する構成単位の平均共重合組成比の−5モル%〜+5モル%の範囲で区切られる共重合組成分布曲線の面積の全体に対する比率は、(P/Q)×100[%]で求められ、これが42〜95%となることが必要である。この値が大きいほど共重合組成分布が狭いことを意味する。好ましくは下限は50%以上である。

Figure 0005062943
Although the density | concentration of the monomer solution dissolved in the organic solvent is not specifically limited, It is preferable to exist in the range of 5-50 mass%.
The copolymer of the present invention and the copolymer obtained by the production method of the present invention are characterized by a narrow copolymer composition distribution, thereby exhibiting excellent properties when used as a resist composition. The copolymer composition distribution can be obtained simply, rapidly and accurately by the method described below.
A method for measuring the copolymer composition distribution of the resist polymer using the critical adsorption chromatography method will be described.
The analysis method of the copolymer composition distribution of the resist copolymer using the critical adsorption chromatography method is based on a liquid phase chromatography (LC) method, and a commercially available LC apparatus can be used.
In the critical adsorption chromatography method, a mixture of a good solvent and a poor solvent (eluent) of a copolymer as a sample is used as a moving layer, inorganic and organic gels are used as a fixed layer, a sample, a gel, a sample, and an eluent In this method, the components are separated and detected by the polar distribution of one polymer chain of the copolymer as a sample, that is, the copolymer composition distribution, utilizing the interaction generated between the two. The eluent serving as the moving layer is pressure-fed at a constant flow rate by a constant-rate liquid feed pump. Inorganic and organic gels, which are fixed layers, are packed into a (for analysis) column and used. A typical LC system consists of an eluent tank, a pump, a switching valve, a sampling loop, a switching valve, a guard column, an analytical column, a detector, and a waste liquid tank in the order in which the eluent flows. ing.
A resist copolymer to be measured for the copolymer composition distribution is dissolved in a solvent in which the copolymer is completely dissolved to prepare a sample. The solvent to be used is not particularly limited as long as it is a good solvent for the resist copolymer or a mixed solvent in which the resist copolymer is completely dissolved in a mixture of the good solvent and the poor solvent. For example, water, methanol, ethanol , Alcohol solvents such as isopropanol, chlorine solvents such as carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, chlorobenzene and dichlorobenzene, nitrile solvents such as acetonitrile, hydrocarbon solvents such as hexane, heptane and cyclohexane, benzene, toluene, Aromatic solvents such as xylene, acetate solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, N, N-dimethyl Formamide, N, N-amide solvent such as dimethylacetamide, sulfo solvents such as dimethyl sulfoxide, nitrogen-containing aromatic solvents such as pyridine, can be used weakly acidic solvent such as acetic acid. These solvents may be deuterated. Further, when preparing the sample, the resist copolymer may be dissolved after being dried in solid form, or the polymer solution after polymerization may be diluted with the above-mentioned solvent. The concentration of the sample is usually 0.05 to 10 mg / mL, preferably 0.1 to 5 mg / mL. If the sample concentration is too low, the detection sensitivity will decrease and the analysis accuracy will decrease, or the sample will be difficult to prepare.If the sample concentration is too high, the signal will exceed the measurement limit of the detector. This is not preferable because the analysis accuracy is lowered due to the excessively high value. The amount of the sample injected into the LC device is usually 5 to 200 μL, preferably 10 to 100 μL. If the amount of sample is too small, there will be a problem that the detection sensitivity will decrease or the accuracy of sample injection will decrease and the analysis accuracy will decrease.If the amount of sample is too large, the signal will exceed the measurement limit of the detector. This is not preferable because the analysis accuracy is lowered due to the excessively high value. The amount of the sample can be set to a desired amount by the LC apparatus.
The eluent used as the moving layer separates the copolymer composed of two or more kinds of structural units having different polarities according to the chemical composition ratio. It is necessary to use it. Therefore, a good solvent of the resist copolymer to be measured for the copolymer composition distribution or a mixed solvent in which the resist copolymer is completely dissolved in a mixture of the good solvent and the poor solvent is used. The same solvent as that used for preparing the mixture is used, but the mixing composition ratio is not particularly limited when mixed and used. The eluent is usually sent by a metering pump at a flow rate of 0.1 to 2.0 mL / min, preferably 0.2 to 1.0 mL / min. If the flow rate is small, the analysis time becomes long, and if the flow rate is large, the analysis accuracy is deteriorated. The liquid feeding accuracy of the metering liquid pump is usually within about ± 1.0% to about ± 0.5%. In addition, since the eluent used is a mixture of two or more types of solvents, a quantitative liquid feeding pump capable of mixing two or more types of solvents at an arbitrary ratio or changing the mixing ratio with time. Two or more units are preferably provided. Moreover, in order to mix two or more types of solvents uniformly, it is preferable to provide a mixing column between the metering liquid pump and the switching valve. Furthermore, it is preferable to provide a deaeration device between the eluent tank and the metered liquid feed pump because minute bubbles present in the eluent are removed and the liquid feed speed is stabilized.
The eluent sent out by the fixed liquid feed pump is sent to the analytical column, but there is a sample injection mechanism in front of the analytical column. The sample injection mechanism has a configuration of switching valve + sampling loop + switching valve. The sampling loop is a part for temporarily storing the sample. In a state where the eluent constantly flows, the eluent is sent to the analytical column without passing through the sampling loop. At the time of sample injection, a switching valve provided on both sides of the sampling loop is switched to the sample side, so that the sample in the sampling loop is sent to the analytical column.
In the method for analyzing a copolymer composition distribution of the present invention, the capacity of the sampling loop is usually 10 to 200 μL, preferably 10 to 50 μL. The sampling loop capacity is set by replacing the sampling loop with a desired capacity. For example, 10, 20, 50, 100 and 200 μL sampling loops are commercially available from Tosoh Corporation. The volume of the sampling loop to be used is determined by a ratio to the amount of sample (here, sampling loop volume / sample amount = sampling loop volume ratio). The sampling loop capacity ratio is usually 1 to 10, preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 3. When the amount of sample, the volume of the sampling loop, and the volume ratio of the sampling loop are within the above ranges, the volume balance is excellent and the analysis accuracy of the copolymer composition distribution of the resist copolymer is good.
A guard column is disposed between the analysis column and the sample injection mechanism as necessary. The guard column is, for example, for removing unnecessary components and foreign matters in the eluent in the sample and preventing the analysis column from deteriorating.
As the fixed layer, an inorganic or organic gel is packed in a column (in the present invention, also referred to as “analysis column” in order to be distinguished from the guard column). The total length of the analytical column is usually 10 to 50 cm, more preferably 10 to 40 cm. For example, when one 15 cm column is used, it is preferably 1 to 3 in series, particularly preferably one. The inner diameter of the column is not particularly limited, but is usually 7 mm or less, preferably 5 mm or less. The inorganic or organic gel can be selected according to the polarity of the sample to be measured, such as silica gel, polyvinyl alcohol gel, polyhydroxyacrylate gel, polyacrylate gel, polystyrene-divinylbenzene gel, alumina, and carbon. Moreover, you may use what gave the chemical modification with a C4-C18 alkyl chain, a phenyl group, a cyano group, an amino group, a sulfo group, diol, a glyceropropyl group, etc. with respect to said stationary phase. . Among these, silica gel, polyacrylate gel, and polystyrene-divinylbenzene gel chemically modified with an alkyl chain having 4 to 18 carbon atoms are preferable from the viewpoint that the analysis accuracy of the copolymer composition distribution of the resist copolymer is good.
The inorganic or organic gel is in the form of particles, but the particle size is usually 20 μm or less, preferably 10 μm or less. The particle size is a value in a tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as THF) solvent because the degree of swelling varies depending on the type of eluent. An inorganic or organic gel having such a particle size is commercially available from a liquid chromatography apparatus company or the like.
By using the above inorganic or organic gel as a filler over the entire length of the analytical column, the balance of the interaction between the inorganic or organic gel and the resist copolymer is improved, the analytical accuracy is good, and the time required is short. It becomes possible to analyze the copolymer composition.
Since the sample flowing out from the analytical column is separated by the polarity of one polymer chain of the copolymer, the proportion of each copolymer composition fraction component is detected by detecting this with an appropriate detector. it can. As detectors, UV / Vis absorbance (UV-Vis) detector, fluorescence detector, differential refractive index (RI) detector, multi-wavelength detector, conductivity detector, electrochemical detector, evaporative light scattering detection (ELSD), mass spectrometer (MSD), nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus, infrared (IR) spectrophotometer and the like. Among them, ELSD is preferable because it can be used even when the eluent has low light transmittance in the ultraviolet light and visible light regions. Also, NMR is preferred because the copolymer composition can be determined directly. A data processor is connected to the detector, and the copolymer composition distribution is quantified by a method described later, usually using a computer or the like.
The analytical column and preferably the detector are placed in a constant temperature bath and maintained at a constant temperature. This is to eliminate disturbance of measurement accuracy when measuring molecular weight as much as possible and improve analysis accuracy. The column is usually maintained at a temperature slightly higher than room temperature to room temperature, and the temperature control accuracy is preferably ± 0.2 ° C. or less, particularly preferably ± 0.1 ° C. or less.

Next, a method for analyzing the composition distribution of a copolymer using the critical adsorption chromatography method of the present invention will be described. Here, for simplicity, a copolymer composed of two types of structural units will be described.
Here, for simplicity, a copolymer UT composed of two types of structural units u and t will be described.
First, polymers (hereinafter referred to as homopolymers) U and T having only three structural units having three or more different mass average molecular weights are prepared. The method for producing the homopolymer is not particularly limited, such as solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and bulk polymerization. However, since the molecular weight control is easy and the molecular weight distribution is relatively narrow, solution polymerization is preferable. In order to remove impurities contained in the homopolymer, a reprecipitation purification operation is preferably performed. Furthermore, in order to obtain samples having different mass average molecular weights, homopolymers having a certain mass average molecular weight may be subjected to molecular weight fractionation by known methods such as solvent fractionation, precipitation fractionation, and chromatographic fractionation. The polymerization initiator, depending on the case, the molecular weight modifier or chain transfer agent, and the polymerization solvent are not particularly limited.
Next, the type and composition ratio of the eluent, the analytical column, and the column temperature are determined so that the top points of the elution curves of the respective homopolymers U having different mass average molecular weights coincide. The measurement conditions (type of eluent, composition ratio, analytical column, column temperature) at this time are defined as critical adsorption conditions for the homopolymer U (hereinafter referred to as CA conditions). Similarly, although the CA conditions for the homopolymer T are determined, the type of eluent and the analytical column are preferably the same as those for the homopolymer U. As the eluent, a solvent that completely dissolves the homopolymers U and T is used. The column temperature is preferably 60 ° C. or lower because the eluent does not decompose or volatilize, and preferably 0 ° C. or higher because the viscosity of the eluent is low.
And among the CA conditions of the homopolymers U and T, the CA conditions of the homopolymer with a slow time at which the top point of the elution curve appears from the CA conditions of the homopolymer with a fast time at which the top point of the elution curve appears. When liquid phase chromatography is performed using a solution of the copolymer UT as a sample under measurement conditions that are changed at a constant rate (hereinafter referred to as “composition distribution measurement conditions”), the copolymer composition ratio of the copolymer UT is obtained. A corresponding elution curve can be obtained.
However, depending on the combination of structural units, it may not be possible to find CA conditions in which both the type of eluent and the analytical column are common. In such a case, it is possible to obtain an elution curve by fixing the measurement under the CA condition of one of the structural units.
The elution curve of the copolymer UT thus obtained can correspond to the elution time and the copolymer composition by any one of the following three methods. The elution curve can be read as a copolymer composition distribution curve.
Method 1: Method using NMR as a detector In this method, a sample of copolymer UT separated by an analytical column is directly introduced into an NMR apparatus, and an NMR spectrum obtained by performing NMR measurement at regular intervals, By obtaining the copolymer composition ratio, the elution time is replaced with the copolymer composition ratio. The interval for NMR measurement is preferably within 30 seconds from the point that the copolymer composition distribution curve becomes smooth.
Method 2: Method for Measuring Copolymerization Composition Ratio of Fractionated Sample by NMR In the above Method 1, a sample of copolymer UT separated by an analytical column was directly introduced into an NMR apparatus. In this method, the sample of the separated copolymer UT is once fractionated into several types, and then the fractionated sample is subjected to NMR measurement to obtain a copolymer composition ratio for each fraction. The elution time is replaced with the copolymer composition ratio. The interval for fraction collection is preferably within 30 seconds from the point that the copolymer composition distribution curve becomes smooth.
Method 3: Using a Sample with a Known Copolymerization Composition Ratio as a Standard Several types of samples with different copolymerization composition ratios (hereinafter referred to as “standard samples”) are measured under the above-described composition distribution measurement conditions and obtained with each standard sample The time at the top of the elution curve is replaced with the copolymer composition ratio. The standard sample is preferably one having as little copolymer composition distribution as possible.
Of the above three methods, Method 1 or Method 2 is preferable from the viewpoint of more accurate copolymer composition distribution curve, and Method 3 is preferable because no special apparatus is required.
When the elution curve thus obtained is wide, it indicates that the copolymer composition distribution is wide, and conversely, when the elution curve is sharp, it indicates that the copolymer composition distribution is narrow.
The reliability of the measurement is judged by measuring the composition of the eluent sampled at a specific elution time around the apex point three times by NMR, and the error of each component is within ± 0.2%. be able to.
The average copolymer composition ratio of the structural unit having a lactone skeleton of the copolymer is a copolymer composition ratio calculated using the peak intensity of the monomer unit having a lactone skeleton in the spectrum obtained by NMR measurement. That's it. Note that the nucleus to be observed in the NMR measurement needs to be either 1 H or 13 C. The sample concentration during NMR measurement is preferably 0.1 to 10 (mass / volume)%, more preferably 0.2 to 7 (mass / volume)% when the observation nucleus is 1 H, and the observation nucleus is In the case of 13 C, 1 to 40 (mass / volume)% is preferable, and 5 to 30 (mass / volume)% is more preferable.
The area (P) of the copolymer composition distribution curve delimited by -5 mol% to +5 mol% of the average copolymer composition (X, unit mol%) of the structural unit (A) is the diagonal line of the elution curve below. It is the area of the part shown.
The total area of the copolymer composition distribution curve is the area (Q) surrounded by the elution curve and the baseline in the elution curve below.
Therefore, in the copolymer composition distribution curve, the entire area of the copolymer composition distribution curve divided in the range of −5 mol% to +5 mol% of the average copolymer composition ratio of the structural unit having a lactone skeleton of the resist copolymer. The ratio to is obtained by (P / Q) × 100 [%], and this needs to be 42 to 95%. A larger value means that the copolymer composition distribution is narrower. Preferably, the lower limit is 50% or more.
Figure 0005062943

本発明のレジスト用共重合体の質量平均分子量は特に限定はされないが、下限は1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、4,000以上であることがさらに好ましい。また、上限は100,000以下であることが好ましく、50,000以下であることがより好ましく、30,000以下であることがさらに好ましい。質量平均分子量がこれより大きいと、レジスト溶液に対する溶解性が低下して解像度が低下する。質量平均分子量がこれより小さいと、ドライエッチング耐性が低下してレジスト形状が悪化する傾向がある。   The mass average molecular weight of the resist copolymer of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, and more preferably 4,000 or more. Further preferred. The upper limit is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and even more preferably 30,000 or less. If the mass average molecular weight is larger than this, the solubility in the resist solution is lowered and the resolution is lowered. If the mass average molecular weight is smaller than this, the dry etching resistance tends to decrease and the resist shape tends to deteriorate.

次に、本発明のレジスト用共重合体の使用方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for using the resist copolymer of the present invention will be described.

溶液重合等の方法で製造されたレジスト用共重合体溶液は、そのまま、あるいは、1,4−ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、PGMEA、乳酸エチル等の良溶剤にて適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水等の多量の貧溶剤中に滴下してレジスト用共重合体を析出させる。   The resist copolymer solution produced by a method such as solution polymerization is suitable as it is or in a good solvent such as 1,4-dioxane, acetone, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, γ-butyrolactone, PGMEA, ethyl lactate, etc. After diluting to a proper solution viscosity, the solution is dropped into a large amount of poor solvent such as methanol or water to precipitate a resist copolymer.

この工程は一般に「再沈殿」と呼ばれ、場合により不要となることがあるが、重合溶液中に残存する未反応の単量体、あるいは重合開始剤等を取り除くために非常に有効である。これらの未反応物は、そのまま残存しているとレジスト性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、できるだけ取り除くことが好ましい。   This step is generally called “reprecipitation” and may be unnecessary in some cases, but is very effective for removing unreacted monomers remaining in the polymerization solution, polymerization initiators, and the like. If these unreacted substances remain as they are, there is a possibility of adversely affecting the resist performance. Therefore, it is preferable to remove them as much as possible.

その後、その析出物を濾別し十分に乾燥することによって、本発明のレジスト用共重合体を得ることができる。また、濾別した後、乾燥せずに湿粉のまま使用することも出来る。また、製造された共重合体溶液はそのまま、または適当な溶剤で希釈してレジスト組成物として使うこともできる。その際、保存安定剤などの添加剤を適宜添加してもよい。   Then, the resist copolymer of the present invention can be obtained by filtering the precipitate and drying it sufficiently. Moreover, after filtering off, it can also be used with a moist powder without drying. Further, the produced copolymer solution can be used as a resist composition as it is or after being diluted with an appropriate solvent. At that time, additives such as a storage stabilizer may be appropriately added.

本発明のレジスト組成物は、上記のような本発明のレジスト用重合体を溶剤に溶解したものである。また、本発明の化学増幅型レジスト組成物は、上記のような本発明のレジスト用重合体および光酸発生剤を溶剤に溶解したものである。本発明のレジスト用重合体は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。なお、溶液重合等によって得られた重合体溶液から重合体を分離することなく、この重合体溶液をそのままレジスト組成物に使用すること、あるいは、この重合体溶液を適当な溶剤で希釈してレジスト組成物に使用することもできる。   The resist composition of the present invention is obtained by dissolving the resist polymer of the present invention as described above in a solvent. The chemically amplified resist composition of the present invention is obtained by dissolving the resist polymer of the present invention and a photoacid generator as described above in a solvent. The resist polymer of the present invention may be used alone or in combination of two or more. In addition, without separating the polymer from the polymer solution obtained by solution polymerization or the like, this polymer solution can be used as it is in the resist composition, or the polymer solution can be diluted with an appropriate solvent to form a resist. It can also be used in a composition.

これらの溶剤は目的に応じて任意に選択されるが、溶剤の選択は樹脂の溶解性以外の理由、例えば、塗膜の均一性、外観あるいは安全性等からも制約を受けることがある。   These solvents are arbitrarily selected according to the purpose, but the selection of the solvent may be restricted by reasons other than the solubility of the resin, for example, uniformity of the coating film, appearance, safety, and the like.

本発明においてレジスト組成物調製のために通常使用される溶剤としては、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン等の直鎖状ケトン類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の環状ケトン類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルアセテート類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、エ
チレングリコールモノメチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコ−ルモノメチルエ−テル等のジエチレングリコールアルキルエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類、n−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、n−ブチルアルコ−ル、tert−ブチルアルコ−ル、シクロヘキサノール、1−オクタノール等のアルコール類、1,4−ジオキサン、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
Solvents usually used for preparing the resist composition in the present invention include linear ketones such as methyl ethyl ketone, 2-pentanone and 2-hexanone, cyclic ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether Propylene glycol monoalkyl acetates such as acetate, ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether Diethylene glycol alkyl such as diethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol monomethyl ether Ethers, esters such as ethyl acetate and ethyl lactate, alcohols such as n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, cyclohexanol and 1-octanol, 1, Examples include 4-dioxane, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone.

これらの溶剤は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。   These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶剤の使用量は、通常、レジスト用重合体(本発明の共重合体)100質量部に対して200質量部以上であり、300質量部以上であることがより好ましい。また、溶剤の使用量は、通常、レジスト用重合体(本発明の共重合体)100質量部に対して5000質量部以下であり、2000質量部以下であることがより好ましい。   The amount of the solvent used is usually 200 parts by mass or more and more preferably 300 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resist polymer (copolymer of the present invention). Moreover, the usage-amount of a solvent is 5000 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of resist polymers (copolymer of this invention), and it is more preferable that it is 2000 mass parts or less.

本発明のレジスト用共重合体を化学増幅型レジストに使用する場合は、光酸発生剤を用いることが必要である。   When the resist copolymer of the present invention is used for a chemically amplified resist, it is necessary to use a photoacid generator.

光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物の酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択できる。   The photoacid generator can be arbitrarily selected from those that can be used as the acid generator of the chemically amplified resist composition.

このような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、およびジアゾメタン化合物等が挙げられる。中でも、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等のオニウム塩化合物が好適である。   Examples of such a photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinonediazide compounds, and diazomethane compounds. Of these, onium salt compounds such as sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, and pyridinium salts are preferred.

具体的にはトリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等を挙げることができる。   Specifically, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, (hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium toluenesulfonate, diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, And diphenyliodonium hexafluoroantimonate.

光酸発生剤は単独で、または2種以上を混合して使用することができる。   A photo-acid generator can be used individually or in mixture of 2 or more types.

光酸発生剤の使用量は選択された光酸発生剤の種類により便宜選定されるが、レジスト用共重合体100質量部当たり、通常0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。   The amount of photoacid generator used is conveniently selected according to the type of photoacid generator selected, but is usually 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts per 100 parts by weight of the resist copolymer. Part by mass.

光酸発生剤の使用量を0.1質量部以上とすると、露光により発生した酸の触媒作用による化学反応を十分に生起させることができ、20質量部以下とすると、レジスト組成物の安定性が高く、組成物を塗布する際の塗布むらや現像時のスカム等の発生を防止することができるので好ましい。   When the amount of the photoacid generator used is 0.1 parts by mass or more, a chemical reaction due to the catalytic action of the acid generated by exposure can be sufficiently caused. When the amount is 20 parts by mass or less, the stability of the resist composition is increased. This is preferable because it can prevent the occurrence of uneven coating during coating of the composition and scum during development.

さらに、本発明のレジスト組成物には、必要に応じて、界面活性剤、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配合することもできる。これらの添加剤は、当該分野で既知のものであればいずれも使用可能である。また、これらの添加剤の配合量は特に限定されず、適宜決めればよい。   Furthermore, various additives such as surfactants, quenchers, sensitizers, antihalation agents, storage stabilizers, antifoaming agents, and the like can be blended with the resist composition of the present invention as necessary. Any of these additives can be used as long as it is known in the art. Moreover, the compounding quantity of these additives is not specifically limited, What is necessary is just to determine suitably.

次に、本発明のパターン形成方法の一例について説明する。   Next, an example of the pattern forming method of the present invention will be described.

最初に、パターンを形成するシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、本発明のレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、このレジスト組成物が塗布された被加工基板は、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥し、基板上にレジスト膜を形成する。   First, the resist composition of the present invention is applied to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer on which a pattern is formed by spin coating or the like. And the to-be-processed board | substrate with which this resist composition was apply | coated is dried by baking process (prebaking) etc., and a resist film is formed on a board | substrate.

次いで、このようにして得られたレジスト膜に、フォトマスクを介して、250nm以下の波長の光または電子線を照射する(露光)。露光に用いる光は、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、またはFエキシマレーザー光であることが好ましく、特にArFエキシマレーザー光であることが好ましい。 Next, the resist film thus obtained is irradiated with light or an electron beam having a wavelength of 250 nm or less through a photomask (exposure). The light used for exposure is preferably KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, or F 2 excimer laser light, and particularly preferably ArF excimer laser light.

露光後、適宜熱処理(露光後ベーク、PEB)し、基板をアルカリ現像液に浸漬し、露光部分を現像液に溶解除去する(現像)。アルカリ現像液は公知のものいずれを用いてもよい。そして、現像後、基板を純水等で適宜リンス処理する。このようにして被加工基板上にレジストパターンが形成される。   After the exposure, heat treatment is appropriately performed (post-exposure baking, PEB), the substrate is immersed in an alkaline developer, and the exposed portion is dissolved and removed in the developer (development). Any known alkaline developer may be used. Then, after development, the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. In this way, a resist pattern is formed on the substrate to be processed.

通常、レジストパターンが形成された被加工基板は、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。エッチングを行った後、レジストは、通常、剥離剤を用いて除去される。   Usually, a substrate to be processed on which a resist pattern is formed is appropriately heat-treated (post-baked) to strengthen the resist, and a portion without the resist is selectively etched. After etching, the resist is usually removed using a release agent.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、各実施例、比較例中「部」とあるのは特に断りのない限り「質量部」を示す。また、実施例および比較例中の物性等の測定は以下の方法を用いて行った。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” means “parts by mass” unless otherwise specified. Further, physical properties and the like in Examples and Comparative Examples were measured using the following methods.

(1)レジスト用重合体の質量平均分子量(Mw)
約20mgのレジスト用共重合体を5mLのテトラヒドロフランに溶解し、0.5μmメンブランフィルターで濾過した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)を用いて測定した。分離カラムはShodex GPC K−805L(商品名)を3本直列、溶剤は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、標準ポリマーとしてポリスチレンを使用した。
(1) Mass average molecular weight of resist polymer (Mw)
About 20 mg of the copolymer for resist was dissolved in 5 mL of tetrahydrofuran, and the sample solution filtered through a 0.5 μm membrane filter was measured using Tosoh gel permeation chromatography (GPC). Separation column is three series of Shodex GPC K-805L (trade name), solvent is tetrahydrofuran, flow rate is 1.0 mL / min, detector is differential refractometer, measurement temperature is 40 ° C., injection amount is 0.1 mL, polystyrene as standard polymer It was used.

(2)レジスト用共重合体の平均共重合組成比(モル%)
1H−NMRの測定により求めた。この測定は、日本電子(株)製GSX−400型FT−NMR(商品名)を用いて、レジスト用共重合体試料の約5質量%の重水素化クロロホルム、重水素化アセトンあるいは重水素化ジメチルスルホキシド溶液を直径5mmφの試験管に入れ、測定温度40℃、観測周波数400MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算で行った。
(2) Average copolymer composition ratio (mol%) of resist copolymer
It calculated | required by the measurement of < 1 > H-NMR. This measurement is performed using GSX-400 type FT-NMR (trade name) manufactured by JEOL Ltd. and about 5% by mass of the copolymer sample for resist, deuterated chloroform, deuterated acetone or deuterated. The dimethyl sulfoxide solution was put in a test tube having a diameter of 5 mmφ, and the measurement was carried out 64 times in a single pulse mode at a measurement temperature of 40 ° C., an observation frequency of 400 MHz.

(3)感度
レジスト用共重合体100部、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。その後、このレジスト組成物溶液をシリコンウエハー上にスピンコートし、ホットプレートを用いて、120℃、60秒間プリベークを行い、膜厚0.4μmのレジスト膜を形成した。次いでArFエキシマレーザー露光機を使用して露光した後、ホットプレートを用いて120℃、60秒間露光後ベークを行った。次いで、2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて室温で現像し、純水で洗浄し、乾燥して、レジストパターンを形成した。ライン・アンド・スペース(L/S=1/1)を1/1の線幅に形成する最小露光量を感度として測定した。
(3) Sensitivity 100 parts of a copolymer for resist, 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator, and 700 parts of PGMEA as a solvent are mixed to obtain a uniform solution, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm. Then, a resist composition solution was prepared. Thereafter, this resist composition solution was spin-coated on a silicon wafer and pre-baked at 120 ° C. for 60 seconds using a hot plate to form a resist film having a thickness of 0.4 μm. Next, after exposure using an ArF excimer laser exposure machine, post-exposure baking was performed using a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Subsequently, it developed at room temperature using the 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, wash | cleaned with the pure water, and dried, and the resist pattern was formed. Sensitivity was measured as the minimum exposure amount for forming a line-and-space (L / S = 1/1) with a line width of 1/1.

(4)解像度
上記露光量を露光したときに解像されるレジストパターンの最小寸法(μm)を解像度とした。
(4) Resolution The minimum dimension (μm) of the resist pattern that is resolved when the exposure amount is exposed is defined as the resolution.

(5)マイクロゲル数
上記のように調製したレジスト組成物溶液について調液直後の溶液中のマイクロゲルの数(マイクロゲル初期値)と、4℃で1週間放置した後の溶液中のマイケルゲルの数(経時後のマイクロゲルの数)とを、リオン社製パーティクルカウンターにてカウントした。マイクロゲル初期値とともに、(経時後のマイクロゲルの数)―(マイクロゲル初期値)で計算されるマイクロゲル増加数を測定した。なお、マイクロゲルは、レジスト組成物溶液1ml中に存在する0.25μm以上の粒径を有するマイクロゲルの数をカウントした。
(5) Number of microgels For the resist composition solution prepared as described above, the number of microgels in the solution immediately after preparation (initial value of microgel) and Michael gel in the solution after standing at 4 ° C. for 1 week (The number of microgels after time) was counted with a particle counter manufactured by Rion. Along with the initial value of the microgel, the number of increased microgels calculated by (number of microgels after time) − (initial value of microgel) was measured. The number of microgels having a particle size of 0.25 μm or more present in 1 ml of the resist composition solution was counted.

(6)ラインエッジラフネス
0.20μmのマスクを用いて作製した0.20μmのレジストパターンの長手方向の側端5μmの範囲について、パターン側端があるべき基準線からの距離を、日本電子製JSM−6340F型電界放射形走査型電子顕微鏡により50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。この値が小さいほど良好な性能であることを示す。
(6) Line edge roughness For the range of 5 μm side edge in the longitudinal direction of a 0.20 μm resist pattern produced using a 0.20 μm mask, the distance from the reference line where the pattern side edge should be 50 points were measured with a −6340F field emission scanning electron microscope, the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.

<実施例1>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、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(以下、PGMEAと表すことがある)14.7部、γ−ブチロラクトン(以下、γ−BLと表すことがある)6.7部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点でのγ−BL濃度は31.3質量%であった。β−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(以下、HGBMAと表すことがある)18.0部、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(以下、MAdMAと表すことがある)22.0部、PGMEA60.0部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと表すことがある)0.82部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。単量体溶液の滴下終了時点でのγ−BL濃度は20質量%であった。その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体A−1)を得た。沈殿物に残存する単量体を完全に取り除くために、得られた沈殿を濾別し、重合に使用した単量体に対して約30倍量のメタノール中で沈殿を洗浄した。得られた沈殿を濾別し、減圧下50℃で約40時間乾燥した。得られた共重合体A−1の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 1>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, under a nitrogen atmosphere, 14.7 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter sometimes referred to as PGMEA), γ-butyrolactone (hereinafter referred to as γ-) 6.7 parts) (sometimes referred to as BL), and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. with stirring. The γ-BL concentration at this point was 31.3 % by mass. β-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (hereinafter sometimes referred to as HGBMA) 18.0 parts, 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (hereinafter sometimes referred to as MAdMA) 22.0 parts, PGMEA 60.0 From a dropping apparatus containing a monomer solution mixed with 0.82 part of 2,2′-azobisisobutyronitrile (hereinafter sometimes referred to as AIBN) in a flask at a constant rate for 6 hours. It was dripped. The γ-BL concentration at the end of dropping of the monomer solution was 20% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour. Subsequently, the obtained reaction solution was added dropwise to about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer A-1). In order to completely remove the monomer remaining in the precipitate, the obtained precipitate was filtered and washed in about 30 times the amount of methanol with respect to the monomer used for the polymerization. The resulting precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at 50 ° C. for about 40 hours. Table 1 shows the results obtained by measuring the physical properties of the obtained copolymer A-1.

<実施例2>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、γ−BL20.0部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点でのγ−BL濃度は100質量%であった。2−exo−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン(以下、NLMAと表すことがある)26.2部、MAdMA29.1部、PGMEA24.8部、γ−BL37.8部、tert−ブチルパーオキシイソブチレート0.30部、n−ブチルメルカプタン0.90部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。単量体溶液の滴下終了時点でのγ−BL濃度は25質量%であった。その後、80℃の温度を30分保持した。次いで、得られた反応溶液を2倍量のγ−BLで希釈した後、約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体A−2)を得た。以降の操作は実施例1と同様にして得られた共重合体A−2の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, 20.0 parts of γ-BL was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. The γ-BL concentration at this point was 100 % by mass. 2-exo-methacryloyloxy-4-oxatricyclo [4.2.1.03,7] nonan-5-one (hereinafter sometimes referred to as NLMA) 26.2 parts, MAdMA 29.1 parts, PGMEA 24. From a dropping device containing a monomer solution in which 8 parts, γ-BL 37.8 parts, tert-butyl peroxyisobutyrate 0.30 part, and n-butyl mercaptan 0.90 part were mixed, at a constant rate, 6 hours. And dropped into the flask. The γ-BL concentration at the end of dropping of the monomer solution was 25% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 30 minutes. Next, after the obtained reaction solution was diluted with 2 times amount of γ-BL, it was dropped into about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer A-2). It was. The subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, and the results of measuring the physical properties of the copolymer A-2 obtained are shown in Table 1.

参考例3>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA31.2部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点でのγ−BL濃度は0質量%であった。8−または9−アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン(以下、OTDAと表すことがある)19.5部、2−メタクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(以下、EAdMAと表すことがある)18.4部、1−メタクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン(以下、HAdMAと表すことがある)9.0部、PGMEA53.1部、γ−BL56.2部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(以下、DAIBと表すことがある)2.76部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。単量体溶液の滴下終了時点でのγ−BL濃度は40質量%であった。その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体A−3)を得た。以降の操作は実施例1と同様にして得られた共重合体A−3の各物性を測定した結果を表1に示した。
< Reference Example 3>
Under a nitrogen atmosphere, 31.2 parts of PGMEA was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. The γ-BL concentration at this point was 0% by mass. 8- or 9-acryloyloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one (hereinafter sometimes referred to as OTDA) 19.5 parts, 2-methacryloyloxy- 2-ethyladamantane (hereinafter sometimes referred to as EAdMA) 18.4 parts, 1-methacryloyloxy-3-hydroxyadamantane (hereinafter sometimes referred to as HAdMA) 9.0 parts, PGMEA 53.1 parts, γ- 6 hours at a constant rate from a dropping apparatus containing a monomer solution mixed with 56.2 parts of BL and 2.76 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (hereinafter sometimes referred to as DAIB). And dropped into the flask. The γ-BL concentration at the end of dropping of the monomer solution was 40% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour. Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer A-3). The subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, and the results of measuring physical properties of the copolymer A-3 obtained are shown in Table 1.

<実施例4>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA14.3部、γ−BL20.5部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点での重合溶媒におけるγ−BL濃度は59質量%であった。α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(以下、GBLMAと表すことがある)13.3部、EAdMA20.3部、2−または3−シアノ−5−ノルボルニルメタクリレート(以下、CNNMAと表すことがある)8.2部、PGMEA53.9部、γ−BL8.8部、AIBN1.32部、n−オクチルメルカプタン0.30部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で4時間かけてフラスコ中へ滴下した。単量体溶液の滴下終了時点での重合溶媒におけるγ−BL濃度は30質量%であった。その後、80℃の温度を3時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体A−4)を得た。以降の操作は実施例1と同様にして得られた共重合体A−4の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Example 4>
Under a nitrogen atmosphere, 14.3 parts of PGMEA and 20.5 parts of γ-BL were placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. At this time, the γ-BL concentration in the polymerization solvent was 59% by mass. α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (hereinafter sometimes referred to as GBLMA) 13.3 parts, EAdMA 20.3 parts, 2- or 3-cyano-5-norbornyl methacrylate (hereinafter sometimes referred to as CNNMA) ) From a dropping apparatus containing a monomer solution in which 8.2 parts, 53.9 parts of PGMEA, 8.8 parts of γ-BL, 1.32 parts of AIBN, and 0.30 parts of n-octyl mercaptan were added at a constant rate for 4 hours. And dropped into the flask. The γ-BL concentration in the polymerization solvent at the end of dropping of the monomer solution was 30% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 3 hours. Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer A-4). The subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, and the results of measuring the physical properties of the copolymer A-4 obtained are shown in Table 1.

<比較例1>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA26.6部、γ−BL6.6部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点でのγ−BL濃度は20質量%であった。HGBMA18.4部、MAdMA21.5部、PGMEA47.9部、γ−BL12.0部、AIBN0.82部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。単量体溶液の滴下終了時点でのγ−BL濃度は20質量%であった。その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約30倍量のメタノール中に攪
拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体B−1)を得た。以降の操作は実施例1と同様にして得られた共重合体B−1の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Comparative Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, 26.6 parts of PGMEA and 6.6 parts of γ-BL were placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. The γ-BL concentration at this point was 20% by mass. From a dropping apparatus containing a monomer solution in which 18.4 parts of HGBMA, 21.5 parts of MAdMA, 47.9 parts of PGMEA, 12.0 parts of γ-BL, and 0.82 parts of AIBN were mixed, into the flask at a constant rate over 6 hours. It was dripped. The γ-BL concentration at the end of dropping of the monomer solution was 20% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour. Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer B-1). The subsequent operations are shown in Table 1 as a result of measuring physical properties of the copolymer B-1 obtained in the same manner as in Example 1.

<比較例2>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA9.3部、γ−BL20.0部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点でのγ−ブチロラクトン濃度は68.3質量%であった。NLMA26.9部、MAdMA28.4部、γ−BL62.5部、tert−ブチルパーオキシイソブチレート0.30部、n−ブチルメルカプタン0.90部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下したその後、80℃の温度を30分間保持した。次いで、得られた反応溶液を2倍量のγ−BLで希釈した後、約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体B−2)を得た。以降の操作は実施例1と同様にして得られた共重合体B−2の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Comparative example 2>
Under a nitrogen atmosphere, 9.3 parts of PGMEA and 20.0 parts of γ-BL were placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. At this time, the concentration of γ-butyrolactone was 68.3 % by mass. A dropping device containing a monomer solution in which 26.9 parts of NLMA, 28.4 parts of MAdMA, 62.5 parts of γ-BL, 0.30 part of tert-butyl peroxyisobutyrate, and 0.90 part of n-butyl mercaptan are mixed. Then, it was dropped into the flask at a constant rate over 6 hours . Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 30 minutes. Next, the resulting reaction solution was diluted with 2 times the amount of γ-BL and then added dropwise to about 30 times the amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer B-2). It was. The subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, and the results of measuring the physical properties of the copolymer B-2 obtained are shown in Table 1.

<比較例3>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA18.7部、γ−BL12.5部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時点でのγ−BL濃度は40質量%であった。OTDA19.1部、EAdMA18.8部、HAdMA9.0部、PGMEA65.6部、γ−BL43.7部、DAIB2.76部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。単量体溶液の滴下終了時点でのγ−ブチロラクトン濃度も40質量%であった。その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液
を約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿(共重合体B−3)を得た。以降の操作は実施例1と同様にして得られた共重合体B−3の各物性を測定した結果を表1に示した。
<Comparative Example 3>
Under a nitrogen atmosphere, 18.7 parts of PGMEA and 12.5 parts of γ-BL were placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. The γ-BL concentration at this point was 40% by mass. From a dropping apparatus containing a monomer solution in which 19.1 parts of OTDA, 18.8 parts of EAdMA, 9.0 parts of HAdMA, 65.6 parts of PGMEA, 43.7 parts of γ-BL and 2.76 parts of DAIB were added at a constant speed for 6 hours. And dropped into the flask. The γ-butyrolactone concentration at the end of dropping of the monomer solution was 40% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour. Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer B-3). The subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, and the results of measuring the physical properties of the copolymer B-3 obtained are shown in Table 1.

Figure 0005062943
Figure 0005062943

このように、実施例1〜2、4においては感度および/または解像度を損なうことなく、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制され、ラインエッジラフネスが向上した。一方、比較例1においては、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成が抑制されたが、ラインエッジラフネスは改善しなかった。また、比較例2および3においては、レジスト溶液中でのマイクロゲルが多く生成し、ラインエッジラフネスも改善しなかった。 As described above, in Examples 1 to 2 and 4, the formation of microgel in the resist solution was suppressed and the line edge roughness was improved without deteriorating the sensitivity and / or resolution. On the other hand, in Comparative Example 1, the formation of microgel in the resist solution was suppressed, but the line edge roughness was not improved. In Comparative Examples 2 and 3, many microgels were formed in the resist solution, and the line edge roughness was not improved.

<実施例5>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを6.2部およびγ−ブチロラクトンを32.7部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時のγ−ブチロラクトンの濃度は84質量%であった。OTDA24.4部、EAdMA22.3部、PGMEA70.1部、1−オクタンチオール0.18部およびAIBN1.32部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。滴下終了直後のγ−ブチロラクトンの濃度は30質量%であった。その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約10倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物(共重合体A−5)の沈殿を得た。得られた沈殿を濾別し、減圧下60℃で約40時間乾燥した。得られた共重合体A−5の各物性を測定した結果を表2に示した。
<Example 5>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, in a nitrogen atmosphere, 6.2 parts of PGMEA and 32.7 parts of γ-butyrolactone were placed, and the temperature of the water bath was increased to 80 ° C. while stirring. Raised. At this time, the concentration of γ-butyrolactone was 84% by mass. From a dropping apparatus containing a monomer solution in which 24.4 parts of OTDA, 22.3 parts of EAdMA, 70.1 parts of PGMEA, 0.18 part of 1-octanethiol and 1.32 parts of AIBN were added, the flask was stirred at a constant speed for 6 hours. It was dripped in. The concentration of γ-butyrolactone immediately after the dropping was 30% by mass. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour. Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 10 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer A-5). The resulting precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C. for about 40 hours. Table 2 shows a result obtained by measuring physical properties of the obtained copolymer A-5.

<比較例4>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、OTDA26.6部、EAdMA19.8部、PGMEA139.4部、AIBN2.62部を全量入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げ、その温度で7時間重合させた。次いで、得られた反応溶液をPGMEAで約2倍に希釈した。以降の操作は実施例5と同様の操作で、共重合体B−4を得た。得られた共重合体B−4の各物性を測定した結果を表2に示した。
<Comparative example 4>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, under a nitrogen atmosphere, 26.6 parts of OTDA, 19.8 parts of EAdMA, 139.4 parts of PGMEA, and 2.62 parts of AIBN are placed in a total amount and stirred in a hot water bath. The temperature was raised to 80 ° C. and polymerization was carried out at that temperature for 7 hours. Subsequently, the obtained reaction solution was diluted about 2-fold with PGMEA. Thereafter, the same operations as in Example 5 were carried out, so as to obtain a copolymer B-4. Table 2 shows a result obtained by measuring properties of the obtained copolymer B-4.

<比較例5>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを39.0部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げてその温度で7時間重合させた。以降の操作は実施例5と同様の操作で、共重合体B−5を得た。得られた共重合体B−5の各物性を測定した結果を表2に示した。
<Comparative Example 5>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, 39.0 parts of PGMEA was placed in a nitrogen atmosphere, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring, and polymerization was performed at that temperature for 7 hours. It was. Thereafter, the same operations as in Example 5 were carried out, so as to obtain a copolymer B-5. Table 2 shows a result obtained by measuring physical properties of the obtained copolymer B-5.

<比較例6>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを27.3部およびγ−ブチロラクトンを11.7部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。この時のγ−ブチロラクトンの濃度は30質量%であった。OTDA24.4部、EAdMA22.3部、PGMEA49.1部、γ−ブチロラクトンを21.0部、1−オクタンチオール0.18部およびAIBN1.32部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。滴下終了直後のγ−ブチロラクトンの濃度も30質量%であった。以降の操作は実施例1と同様の操作で、共重合体B−3を得た。得られた共重合体B−6の各物性を測定した結果を表2に示した。
<Comparative Example 6>
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, 27.3 parts of PGMEA and 11.7 parts of γ-butyrolactone were placed under a nitrogen atmosphere, and the temperature of the hot water bath was increased to 80 ° C. while stirring. Raised. At this time, the concentration of γ-butyrolactone was 30% by mass. From a dropping apparatus containing a monomer solution in which 24.4 parts of OTDA, 22.3 parts of EAdMA, 49.1 parts of PGMEA, 21.0 parts of γ-butyrolactone, 0.18 part of 1-octanethiol and 1.32 parts of AIBN were mixed. The solution was dropped into the flask over 6 hours at a constant speed. The concentration of γ-butyrolactone immediately after the dropping was 30% by mass. Subsequent operations were the same as those of Example 1, and copolymer B-3 was obtained. Table 2 shows a result obtained by measuring physical properties of the obtained copolymer B-6.

<合成例1>
質量平均分子量の異なるEAdMA単独重合体(EM−1、EM−2、EM−3、およびEM−4)の合成

窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、EAdMA12.4部、THF23.0部、AIBN0.66部を全量入れ、攪拌しながら湯浴の温度を65℃に上げ、その温度で7時間重合させた。次いで、得られた反応溶液をTHFで約2倍に希釈し、約10倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物(単独重合体EM−1)の沈殿を得た。得られた沈殿を濾別し、減圧下60℃で約40時間乾燥した。得られた単独重合体EM−1は、Mw=2100、Mw/Mn=1.46であった。
次に、AIBNの使用量を0.06部に変更した以外は上記と同様に操作し、Mw=4700、Mw/Mn=1.86の単独重合体EM−2を得た。
さらに、THF、AIBNの使用量をそれぞれ15.2部、0.04部に変更した以外は前記と同様に操作し、Mw=8200、Mw/Mn=1.96の単独重合体EM−3を得た。
そして、THF、AIBNの使用量をそれぞれ10.1部、0.04部に変更した以外は前記と同様に操作し、Mw=13500、Mw/Mn=2.02の単独重合体EM−4を得た。
<Synthesis Example 1>
Synthesis of EAdMA homopolymers (EM-1, EM-2, EM-3, and EM-4) having different mass average molecular weights

A flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer was charged with 12.4 parts of EAdMA, 23.0 parts of THF, and 0.66 parts of AIBN under a nitrogen atmosphere, and the temperature of the hot water bath was 65 ° C. with stirring. And polymerized at that temperature for 7 hours. Next, the obtained reaction solution was diluted about 2 times with THF, and dropped into about 10 times amount of methanol with stirring to obtain a precipitate of a white precipitate (homopolymer EM-1). The resulting precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C. for about 40 hours. The obtained homopolymer EM-1 was Mw = 2100 and Mw / Mn = 1.46.
Next, a homopolymer EM-2 with Mw = 4700 and Mw / Mn = 1.86 was obtained except that the amount of AIBN used was changed to 0.06 part.
Further, except that the amounts of THF and AIBN used were changed to 15.2 parts and 0.04 parts, respectively, the same operation as described above was carried out to obtain a homopolymer EM-3 having Mw = 8200 and Mw / Mn = 1.96. Obtained.
Then, except that the amounts of THF and AIBN used were changed to 10.1 parts and 0.04 parts, respectively, the same operation as described above was performed, and a homopolymer EM-4 having Mw = 13500 and Mw / Mn = 2.02 was obtained. Obtained.

<測定例1>
上記の単独重合体EM−1、EM−2、EM−3、およびEM−4と、レジスト用共重合体Gをそれぞれ1mgと、クロロホルム/アセトニトリル=80容量%/20容量%の混合溶媒1mLを混合し、各単独重合体の試料溶液を調製した。
予め超音波脱気したクロロホルム(CLF)/アセトニトリル(ATN)=80容量%/20容量%で満たされた溶離液タンクを1つと、日本分光社製定量送液ポンプPU−980を1台と、100μLのサンプルループ、切り替え弁、および、カラムジャケット温度コントローラーNESLAB社製RTE−111が装備されたGLサイエンス社製カラムジャケットLCD−250とPhenomenex社製分析用カラムKROMASIL5C4(固定層:炭素数4のアルキル鎖で化学修飾された直径5μmのシリカゲル、カラム:長さ250mm×内径4.6mm)を連結した分離カラム部と、Polymer Laboratories社製蒸発光散乱検出器(ELSD)PL−EMD960とで構成された液体クロマトグラフィー(LC)装置に、EAdMAの単独重合体EM−1の試料溶液50μLを導入し、LC測定を行い、20分間でEM−1の溶出曲線を得た。なお、溶離液流速を0.2mL/分、カラムオーブン温度を24℃、ELSDのガス流量および検出温度を、それぞれ7.2L/分、65℃とした。
上記と同様な操作で、単独重合体EM−2、EM−3およびEM−4の溶出曲線をそれぞれ20分間で得た。
EM−1〜EM−4の溶出曲線の頂上点は一致し、上記条件がEAdMAの単独重合体の臨界吸着条件(CA条件)となった。
そして、前記EAdMA単独重合体のCA条件において、上記と同様な操作で、レジスト用共重合体A−5、B−4,B−5の溶液を試料として臨海吸着クロマトグラフィーを行い、それぞれ、溶出曲線を20分間で得、それに基づきP/Qを求めた。結果を表2に示す。
<Measurement Example 1>
1 mg of each of the homopolymers EM-1, EM-2, EM-3, and EM-4, and the copolymer G for resist, and 1 mL of a mixed solvent of chloroform / acetonitrile = 80% by volume / 20% by volume. The sample solution of each homopolymer was prepared by mixing.
One eluent tank filled with chloroform (CLF) / acetonitrile (ATN) = 80 vol% / 20 vol%, which was ultrasonically degassed in advance, and a metered liquid feed pump PU-980 manufactured by JASCO Corporation, GL Sciences column jacket LCD-250 equipped with 100 μL sample loop, switching valve and column jacket temperature controller NESLAB RTE-111, and Phenomenex column KROMASIL5C4 (fixed layer: alkyl having 4 carbon atoms) It was composed of 5 μm diameter silica gel chemically modified with a chain, column: 250 mm length × 4.6 mm inner diameter separation column section, and an evaporative light scattering detector (ELSD) PL-EMD960 manufactured by Polymer Laboratories. Liquid chromatography (L ) In the apparatus, by introducing a sample solution 50μL of homopolymer EM-1 of EAdMA, it performs LC measurement was obtained elution curve of EM-1 in 20 minutes. The eluent flow rate was 0.2 mL / min, the column oven temperature was 24 ° C., and the ELSD gas flow rate and detection temperature were 7.2 L / min and 65 ° C., respectively.
The elution curves of the homopolymers EM-2, EM-3, and EM-4 were obtained in the same manner as described above for 20 minutes.
The top points of the elution curves of EM-1 to EM-4 coincided, and the above conditions became the critical adsorption conditions (CA conditions) for the homopolymer of EAdMA.
Then, under the CA conditions of the EAdMA homopolymer, coastal adsorption chromatography was performed using the resist copolymer A-5, B-4, and B-5 solutions as samples in the same manner as described above. A curve was obtained in 20 minutes, and P / Q was determined based on the curve. The results are shown in Table 2.

本発明の製造方法で得られたレジスト用重合体(実施例5)は共重合組成分布が狭く、この共重合体を用いたレジスト組成物は、十分な感度および解像度を備えた上に、現像時のディフェクトが少なく、レジスト溶液中でのマイクロゲルの生成も少なかった。
一方、比較例4および5の重合体は共重合組成分布が広く、この重合体を用いたレジスト組成物は、現像時のディフェクトが多く、レジスト溶液中でのマイクロゲル生成も多く確認された。

Figure 0005062943
The resist polymer (Example 5) obtained by the production method of the present invention has a narrow copolymer composition distribution. The resist composition using this copolymer has sufficient sensitivity and resolution, and is developed. There were few defects at the time, and the formation of microgels in the resist solution was also small.
On the other hand, the polymers of Comparative Examples 4 and 5 had a wide copolymer composition distribution, and the resist composition using this polymer had many defects at the time of development, and many microgel formations in the resist solution were confirmed.
Figure 0005062943

Claims (7)

ラクトン骨格を有する単量体とそれ以外の単量体の2種以上の単量体と、ラクトン類を含む重合溶剤とを使用し、該重合溶剤中における前記ラクトン類の存在比を重合反応の進行に伴って、1時間あたり3〜20%の範囲で減少させる(但し、前記重合反応において、前記ラクトン骨格を有する単量体の消費速度は、前記それ以外の単量体の消費速度と比べて相対的に速いものであり、前記ラクトン類を含む重合溶剤は、環上に直鎖、分岐の飽和炭化水素の置換基を有していてもよい、環内にカルボキシル基を含む環状の飽和炭化水素である。)ことを特徴とするレジスト用共重合体の製造方法。 And two or more monomers of the monomer and other monomer having a lactone skeleton, using a polymerization solvent containing a lactone, the abundance ratio of the lactone in the polymerization medium in the polymerization reaction Decrease in the range of 3-20% per hour with progress (however, in the polymerization reaction, the consumption rate of the monomer having the lactone skeleton is compared with the consumption rate of the other monomers) The polymerization solvent containing the lactones may have a linear or branched saturated hydrocarbon substituent on the ring, or a cyclic saturated solvent containing a carboxyl group in the ring. A method for producing a copolymer for resist, which is a hydrocarbon . 酸脱離性基を有する単量体を含む請求項1に記載のレジスト用共重合体の製造方法。   The method for producing a resist copolymer according to claim 1, comprising a monomer having an acid leaving group. 共重合体を製造する際、少なくとも1種の単量体を有機溶剤に溶解させた溶液を、重合容器中に滴下しながら重合を行う請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein, when producing the copolymer, the polymerization is performed while a solution in which at least one monomer is dissolved in an organic solvent is dropped into a polymerization vessel. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法で得られたレジスト用共重合体を含むレジスト組成物の製造方法 In any one of claims 1 to 3 comprising a resist copolymer obtained by the production method described, the manufacturing method of the resist composition. 請求項に記載の方法で得られたレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン製造方法。 A pattern manufacturing comprising: a step of applying a resist composition obtained by the method according to claim 4 on a substrate to be processed; a step of exposing with light having a wavelength of 250 nm or less; and a step of developing using a developer. Method. 露光に用いる光が、ArFエキシマレーザーであることを特徴とする請求項に記載のパターン製造方法。 6. The pattern manufacturing method according to claim 5 , wherein the light used for exposure is an ArF excimer laser. 請求項に記載の方法で得られたレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、電子線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン製造方法。 A pattern manufacturing method comprising a step of applying a resist composition obtained by the method according to claim 4 on a substrate to be processed, a step of exposing with an electron beam, and a step of developing using a developer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4945160B2 (en) * 2006-03-30 2012-06-06 三菱レイヨン株式会社 Method for producing polymer, resist composition, and method for producing substrate on which pattern is formed
JP5037874B2 (en) * 2006-08-07 2012-10-03 三菱レイヨン株式会社 Method for producing resist polymer and method for producing resist composition
JP4956086B2 (en) * 2006-08-07 2012-06-20 三菱レイヨン株式会社 Method for producing polymer and method for producing resist composition
US20100036064A1 (en) * 2006-12-19 2010-02-11 E.I. Du Ponr De Nemours And Company Semibatch copolymerization process for compositionally uniform copolymers
JP2012145868A (en) * 2011-01-14 2012-08-02 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Resist composition and method for forming resist pattern
JP2012207218A (en) * 2011-03-16 2012-10-25 Sumitomo Chemical Co Ltd Method of producing resin for resist composition
JP5935328B2 (en) * 2012-01-11 2016-06-15 三菱レイヨン株式会社 Method for producing compound or polymer having lactone structure having substituent at β-position
JP6318937B2 (en) * 2014-07-15 2018-05-09 Jsr株式会社 Radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI225865B (en) * 1998-03-27 2005-01-01 Mitsubishi Rayon Co Copolymer, preparation thereof and resist composition
JP4049236B2 (en) * 1999-10-06 2008-02-20 富士フイルム株式会社 Positive resist composition
JP2003122014A (en) * 2001-10-19 2003-04-25 Mitsubishi Rayon Co Ltd Copolymer
JP4000295B2 (en) * 2001-12-21 2007-10-31 三菱レイヨン株式会社 Copolymer for resist, method for producing the same, and resist composition
JP2003221403A (en) * 2002-01-29 2003-08-05 Daicel Chem Ind Ltd Method for producing polymer compound for photoresist

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