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JP5771942B2 - Lithographic polymer manufacturing method, resist composition manufacturing method, and substrate manufacturing method - Google Patents
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Lithographic polymer manufacturing method, resist composition manufacturing method, and substrate manufacturing method Download PDF

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Description

本発明はリソグラフィー用重合体の製造方法、該製造方法により得られるリソグラフィー用重合体、該リソグラフィー用重合体を用いたレジスト組成物、および該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a lithography polymer, a lithography polymer obtained by the production method, a resist composition using the lithography polymer, and a substrate on which a pattern is formed using the resist composition. It relates to a method of manufacturing.

半導体素子、液晶素子等の製造工程においては、近年、リソグラフィーによるパターン形成の微細化が急速に進んでいる。微細化の手法としては、照射光の短波長化がある。
最近では、KrFエキシマレーザー(波長:248nm)リソグラフィー技術が導入され、さらなる短波長化を図ったArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィー技術及びEUV(波長:13.5nm)リソグラフィー技術が研究されている。
また、例えば、照射光の短波長化およびパターンの微細化に好適に対応できるレジスト組成物として、酸の作用により酸脱離性基が脱離してアルカリ可溶性となる重合体と、光酸発生剤とを含有する、いわゆる化学増幅型レジスト組成物が提唱され、その開発および改良が進められている。
In the manufacturing process of semiconductor elements, liquid crystal elements, etc., in recent years, pattern formation by lithography has been rapidly miniaturized. As a technique for miniaturization, there is a reduction in wavelength of irradiation light.
Recently, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology has been introduced, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology and EUV (wavelength: 13.5 nm) lithography technology for further shortening the wavelength have been studied. .
Further, for example, as a resist composition that can suitably cope with a shorter wavelength of irradiation light and a finer pattern, a polymer in which an acid-eliminable group is eliminated by the action of an acid and becomes alkali-soluble, and a photoacid generator A so-called chemically amplified resist composition containing the above has been proposed, and its development and improvement are underway.

ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいて用いられる化学増幅型レジスト用重合体としては、波長193nmの光に対して透明なアクリル系重合体が注目されている。
例えば下記特許文献1には、単量体として、(A)ラクトン環を有する脂環式炭化水素基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステル、(B)酸の作用により脱離可能な基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステル、および(C)極性の置換基を有する炭化水素基または酸素原子含有複素環基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステルを用いてなるリソグラフィー用の共重合体が記載されている。
As a chemically amplified resist polymer used in ArF excimer laser lithography, an acrylic polymer that is transparent to light having a wavelength of 193 nm has attracted attention.
For example, in the following Patent Document 1, (A) (meth) acrylic acid ester in which an alicyclic hydrocarbon group having a lactone ring is ester-bonded and (B) an acid can be eliminated as a monomer. (Meth) acrylic acid ester having an ester bond, and (C) a (meth) acrylic acid ester having a polar substituent and a hydrocarbon group or oxygen atom-containing heterocyclic group bonded to each other. Copolymers for lithography are described.

ところで、(メタ)アクリル酸エステルの重合体はラジカル重合法で重合されるのが一般的である。一般に、モノマーが2種以上ある多元系重合体では、各モノマー間の共重合反応性比が異なるため、重合初期と重合後期で生成する重合体の共重合組成比が異なり、得られる重合体は組成分布を持つようになる。
共重合体における構成単位の組成比にばらつきがあると、溶媒への溶解性が低くなりやすく、レジスト組成物を調製する際に、溶媒に溶解させるのに長時間を要したり、不溶分が発生することで製造工程数が増加したりする等、レジスト組成物の調製に支障を来たす場合がある。また、得られるレジスト組成物の感度が不充分となりやすい。
これに対して、例えば下記特許文献2には、高い解像度を有するレジストを得るために、相対的に重合速度が速い単量体と遅い単量体の供給比率を前工程と後工程で変化させ、共重合組成分布の狭い重合体を得る方法が記載されている。
By the way, a polymer of (meth) acrylic acid ester is generally polymerized by a radical polymerization method. In general, in a multi-component polymer having two or more types of monomers, the copolymerization reactivity ratio between the monomers is different, so the copolymer composition ratio of the polymer produced in the early stage of polymerization and the late stage of polymerization is different, and the resulting polymer is It has a composition distribution.
If the composition ratio of the structural units in the copolymer varies, the solubility in the solvent tends to be low, and when preparing the resist composition, it takes a long time to dissolve in the solvent, or there is an insoluble content. Occurrence of this phenomenon may hinder the preparation of the resist composition, such as increasing the number of manufacturing steps. Further, the sensitivity of the resulting resist composition tends to be insufficient.
On the other hand, for example, in Patent Document 2 below, in order to obtain a resist having a high resolution, the supply ratio of the monomer having a relatively high polymerization rate and the monomer having a slow polymerization rate is changed between the previous step and the subsequent step. Describes a method for obtaining a polymer having a narrow copolymer composition distribution.

特開2002−145955号公報JP 2002-145955 A 特開2001−201856号公報JP 2001-201856 A

しかしながら、上記特許文献2に記載されている方法では、リソグラフィー用重合体の溶解性、またはレジスト組成物の感度が充分に改善されない場合がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、共重合体における構成単位の含有比率のばらつきを改善でき、溶媒への溶解性、およびレジスト組成物に用いたときの感度を向上できる重合体の製造方法、該製造方法により得らリソグラフィー用重合体、該リソグラフィー用重合体を用いたレジスト組成物、および該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造する方法を提供することを目的とする。
However, the method described in Patent Document 2 may not sufficiently improve the solubility of the polymer for lithography or the sensitivity of the resist composition.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can improve the dispersion of the content ratio of the constituent units in the copolymer, improve the solubility in a solvent, and the sensitivity when used in a resist composition. A production method, a polymer for lithography obtained by the production method, a resist composition using the polymer for lithography, and a method for producing a substrate on which a pattern is formed using the resist composition are provided. Objective.

本発明の第1の態様は、反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、該反応器内で2種以上の単量体α〜α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’〜α’(ただし、α’〜α’は単量体α〜αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる重合体(P)を得る重合工程を有するリソグラフィー用重合体の製造方法であって、単量体を含有し単量体の組成が互いに異なる複数の溶液S1〜Sm(mは2または3)を用い、前記重合工程が、溶液S1〜S(m−1)をそれぞれ反応器内へ供給する主工程と、該主工程が終了した後に溶液Smを反応器内に供給する後工程とを有し、前記m=2のとき、前記主工程における溶液S1の単量体組成が目標組成と同じであり、前記m=3のとき、前記主工程における溶液S1の単量体組成(単位:モル%)をα11:α12:…:α1nで表わし、下記(1)〜(3)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α11=α’/F、α12=α’/F、…α1n=α’/Fであり、溶液S2の単量体組成が目標組成と同じであり、前記溶液Smに含まれる単量体の合計量が全単量体供給量の0.1〜10質量%であり、該溶液Smは、単量体α〜αのうち、最も共重合反応速度が遅い単量体を含まず、
前記後工程において、前記重合体(P)における構成単位α’〜α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、前記溶液Smが含有する単量体の組成(単位:モル%)をαm1:αm2:…:αmnで表わし、下記(1)〜(3)の手順で求められるファクターをF、F、…F(ただし、F1〜Fのうち最も小さいものは0に置換する。)で表わすと、αm1=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)、αm2=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)、…αmn=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)であることを特徴とするリソグラフィー用重合体の製造方法である。
(1)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…のときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α〜αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、…にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’〜α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
(2)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtr+1までの間(rは1以上の整数。)」を見つける。
(3)該「tからtr+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
In the first aspect of the present invention, two or more types of monomers α 1 to α n (where n is 2 or more) are added in the reactor while dropping the monomer and the polymerization initiator into the reactor. (Representing an integer) is composed of structural units α ′ 1 to α ′ n (where α ′ 1 to α ′ n are structural units derived from monomers α 1 to α n , respectively). A method for producing a polymer for lithography having a polymerization step for obtaining a polymer (P), comprising a plurality of solutions S1 to Sm (m is 2 or 3) containing monomers and having different monomer compositions And the polymerization step includes a main step of supplying the solutions S1 to S (m-1) into the reactor, respectively, and a post-step of supplying the solution Sm into the reactor after the main step is completed. When m = 2, the monomer composition of the solution S1 in the main process is the same as the target composition, and when m = 3, Said main monomer composition (unit: mol%) of the solution S1 in the step of α 11: α 12: ...: α expressed in 1n, the following (1) ~ F 1 Factor obtained in the procedure (3), F 2 ,... F n , α 11 = α ′ 1 / F 1 , α 12 = α ′ 2 / F 2 ,... Α 1n = α ′ n / F n , and the monomer composition of the solution S2 is is the same as the target composition, said a 0.1 to 10 mass% of the total amount of the monomers contained in the solution Sm is total monomer feed rate solution Sm is monomeric alpha 1 to? n Among them, the monomer with the slowest copolymerization reaction rate is not included,
In the subsequent step, the target composition (unit: mol%) representing the content ratio of the structural units α ′ 1 to α ′ n in the polymer (P) is α ′ 1 : α ′ 2 :...: Α ′ n when the composition of the monomer solution Sm contains (unit: mol%) of α m1: α m2: ...: α expressed in mn, the following (1) ~ (3) F 1 factor obtained in the procedure , F 2 ,... F n ( where the smallest of F 1 to F n is replaced with 0), α m1 = α ′ 1 × F 1 / (α ′ 1 × F 1 + α ′) 2 × F 2 +... + Α ′ n × F n ), α m2 = α ′ 2 × F 2 / (α ′ 1 × F 1 + α ′ 2 × F 2 +... + Α ′ n × F n ) ,. = Α ′ n × F n / (α ′ 1 × F 1 + α ′ 2 × F 2 +... + Α ′ n × F n ) A method for producing a polymer for lithography.
(1) First monomer composition target composition α '1: α' 2: ...: α ' dropping a solution containing the monomer mixture 100 parts by weight of the same as the polymerization initiator solvent is n, a solvent alone Are added at a constant dropping rate, and when the elapsed time from the start of dropping is t 1 , t 2 , t 3 ..., The monomers α 1 to. Composition of α n (unit: mol%) M 1 : M 2 :...: M n and a structural unit in the polymer formed between t 1 and t 2 , between t 2 and t 3 ,. The ratio of α ′ 1 to α ′ n (unit: mol%) P 1 : P 2 :...: P n is determined.
(2) the P 1: P 2: ...: P n is, target composition α '1: α' 2: ...: α ' between the closest time zone n from "t r until t r + 1 (r is 1 or more Find an integer.)
(3) P in the "during the period from t r to t r + 1" 1: P 2: ...: and the value of P n, M in the elapsed time t r 1: M 2: ... : from the value of M n, the following Factors F 1 , F 2 ,... F n are obtained from the equations. F 1 = P 1 / M 1 , F 2 = P 2 / M 2 ,... F n = P n / M n .

本発明の第の態様は、本発明のリソグラフィー用重合体の製造方法によりリソグラフィー用重合体を製造する工程と、得られたリソグラフィー用重合体、および活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を混合する工程を有するレジスト組成物の製造方法である。
本発明の第の態様は、本発明のレジスト組成物の製造方法によりレジスト組成物を製造する工程と、得られたレジスト組成物を、基板の被加工面上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に対して、露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程とを含む、パターンが形成された基板の製造方法である。

The second aspect of the present invention is a method for producing a polymer for lithography by the method for producing a polymer for lithography of the present invention, and the resulting polymer for lithography and generation of an acid by irradiation with actinic rays or radiation. It is a manufacturing method of the resist composition which has the process of mixing a compound.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a step of producing a resist composition by the method for producing a resist composition of the present invention, and applying the obtained resist composition onto a work surface of a substrate to form a resist film And a step of exposing the resist film, and a step of developing the exposed resist film using a developer.

本発明のリソグラフィー用重合体の製造方法によれば、構成単位の含有比率のばらつきを改善でき、溶媒への溶解性、およびレジスト組成物に用いたときの感度を向上できる、リソグラフィー用重合体が得られる。
本発明のリソグラフィー用重合体は、構成単位の含有比率のばらつき、および分子量のばらつきが改善され、溶媒への溶解性が良好であり、レジスト組成物に用いたときに高い感度が得られる。
本発明のレジスト組成物は、化学増幅型であり、レジスト溶媒への溶解性が優れ、感度に優れる。
本発明の基板の製造方法によれば、高精度の微細なレジストパターンを安定して形成できる。
According to the method for producing a lithographic polymer of the present invention, there is provided a lithographic polymer that can improve variation in the content ratio of structural units, improve solubility in a solvent, and sensitivity when used in a resist composition. can get.
The lithographic polymer of the present invention has improved variation in the content ratio of structural units and variation in molecular weight, good solubility in a solvent, and high sensitivity when used in a resist composition.
The resist composition of the present invention is a chemically amplified type, has excellent solubility in a resist solvent, and is excellent in sensitivity.
According to the substrate manufacturing method of the present invention, a highly accurate fine resist pattern can be stably formed.

参考例1の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Reference Example 1. 実施例1の結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of Example 1. 実施例2の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 2. 比較例1の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Comparative Example 1. 参考例2の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Reference Example 2. 実施例3の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 3. 実施例4の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Example 4. 参考例3の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Reference Example 3. 実施例5の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 5. 実施例6の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 6.

本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリロイルオキシ」は、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシを意味する。
本発明における重合体の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーにより、ポリスチレン換算で求めた値である。
In the present specification, “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid, and “(meth) acryloyloxy” means acryloyloxy or methacryloyloxy.
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer in the present invention are values obtained by gel permeation chromatography in terms of polystyrene.

<重合体(P)>
本発明の重合体(P)は構成単位α’〜α’(ただし、α’〜α’は単量体α〜αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。nは2以上の整数を表す。)からなる。nの上限は、本発明による効果が得られやすい点で6以下が好ましい。特に重合体(P)がレジスト用重合体である場合には、5以下がより好ましく、4以下がさらに好ましい。
例えば、n=3である場合は、重合体(P)は構成単位α’、α’、α’からなる三元系重合体P(α’/α’/α’)であり、n=4の場合は、構成単位α’、α’、α’、α’からなる四元系重合体P(α’/α’/α’/α’)である。
<Polymer (P)>
The polymer (P) of the present invention is a structural unit α ′ 1 to α ′ n (where α ′ 1 to α ′ n represent structural units derived from the monomers α 1 to α n , respectively, where n is 2 or more. Represents an integer of. The upper limit of n is preferably 6 or less in that the effect of the present invention can be easily obtained. In particular, when the polymer (P) is a resist polymer, 5 or less is more preferable, and 4 or less is more preferable.
For example, when n = 3, the polymer (P) is a ternary polymer P (α ′ 1 / α ′ 2 / α ′ 3 ) composed of structural units α ′ 1 , α ′ 2 and α ′ 3. And when n = 4, the quaternary polymer P (α ′ 1 / α ′ 2 / α ′ 3 / α ′ consisting of structural units α ′ 1 , α ′ 2 , α ′ 3 , α ′ 4) 4 ).

重合体(P)の用途は特に限定されない。例えば、リソグラフィー工程に用いられるリソグラフィー用重合体が好ましい。リソグラフィー用重合体としては、レジスト膜の形成に用いられるレジスト用重合体、レジスト膜の上層に形成される反射防止膜(TARC)、またはレジスト膜の下層に形成される反射防止膜(BARC)の形成に用いられる反射防止膜用重合体、ギャップフィル膜の形成に用いられるギャップフィル膜用重合体、トップコート膜の形成に用いられるトップコート膜用重合体が挙げられる。
リソグラフィー用重合体の重量平均分子量(Mw)は1,000〜200,000が好ましく、2,000〜40,000がより好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.0〜10.0が好ましく、1.1〜4.0がより好ましい。
The application of the polymer (P) is not particularly limited. For example, a polymer for lithography used in the lithography process is preferable. As a polymer for lithography, a resist polymer used for forming a resist film, an antireflection film (TARC) formed on the upper layer of the resist film, or an antireflection film (BARC) formed on the lower layer of the resist film. Examples thereof include a polymer for antireflection film used for forming, a polymer for gap fill film used for forming a gap fill film, and a polymer for top coat film used for forming a top coat film.
The weight average molecular weight (Mw) of the polymer for lithography is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 2,000 to 40,000. The molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 10.0, and more preferably 1.1 to 4.0.

重合体(P)の構成単位は、特に限定されず、用途および要求特性に応じて適宜選択される。
レジスト用重合体は、酸脱離性基を有する構成単位および極性基を有する構成単位を有することが好ましく、この他に、必要に応じて公知の構成単位を有していてもよい。
レジスト用重合体の重量平均分子量(Mw)は1,000〜100,000が好ましく、3,000〜30,000がより好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.0〜3.0が好ましく、1.1〜2.5がより好ましい。
The structural unit of the polymer (P) is not particularly limited, and is appropriately selected according to the use and required characteristics.
The resist polymer preferably has a structural unit having an acid-eliminable group and a structural unit having a polar group. In addition, the resist polymer may have a known structural unit if necessary.
The weight average molecular weight (Mw) of the resist polymer is preferably 1,000 to 100,000, and more preferably 3,000 to 30,000. The molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably from 1.0 to 3.0, more preferably from 1.1 to 2.5.

反射防止膜用重合体は、例えば、吸光性基を有する構成単位を有するとともに、レジスト膜との混合を避けるため、硬化剤などと反応して硬化可能なアミノ基、アミド基、ヒドロキシル基、エポキシ基等の反応性官能基を有する構成単位を含むことが好ましい。
吸光性基とは、レジスト組成物中の感光成分が感度を有する波長領域の光に対して、高い吸収性能を有する基であり、具体例としては、アントラセン環、ナフタレン環、ベンゼン環、キノリン環、キノキサリン環、チアゾール環等の環構造(任意の置換基を有していてもよい。)を有する基が挙げられる。特に、照射光として、KrFレーザ光が用いられる場合には、アントラセン環又は任意の置換基を有するアントラセン環が好ましく、ArFレーザ光が用いられる場合には、ベンゼン環又は任意の置換基を有するベンゼン環が好ましい。
上記任意の置換基としては、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシ基、カルボニル基、エステル基、アミノ基、又はアミド基等が挙げられる。
特に、吸光性基として、保護された又は保護されていないフェノール性水酸基を有する反射防止膜用重合体が、良好な現像性・高解像性の観点から好ましい。
上記吸光性基を有する構成単位・単量体として、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート(実施例のm−6)、p−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
The polymer for an antireflection film has, for example, a structural unit having a light absorbing group and an amino group, an amide group, a hydroxyl group, an epoxy that can be cured by reacting with a curing agent in order to avoid mixing with a resist film It is preferable to include a structural unit having a reactive functional group such as a group.
The light-absorbing group is a group having high absorption performance with respect to light in a wavelength region where the photosensitive component in the resist composition is sensitive. Specific examples include an anthracene ring, naphthalene ring, benzene ring, quinoline ring. , A group having a ring structure (optionally substituted) such as a quinoxaline ring and a thiazole ring. In particular, when KrF laser light is used as irradiation light, an anthracene ring or an anthracene ring having an arbitrary substituent is preferable, and when ArF laser light is used, a benzene ring or a benzene having an arbitrary substituent A ring is preferred.
Examples of the optional substituent include a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a carbonyl group, an ester group, an amino group, and an amide group.
In particular, a polymer for an antireflection film having a protected or unprotected phenolic hydroxyl group as a light-absorbing group is preferable from the viewpoint of good developability and high resolution.
Examples of the structural unit / monomer having a light absorbing group include benzyl (meth) acrylate (m-6 in Examples), p-hydroxyphenyl (meth) acrylate, and the like.

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

<構成単位・単量体>
重合体(P)は、その構成単位α’〜α’にそれぞれ対応する単量体α〜αを重合させて得られる。単量体はビニル基を有する化合物が好ましく、ラジカル重合しやすいものが好ましい。特に(メタ)アクリル酸エステルは波長250nm以下の露光光に対する透明性が高い。
以下、重合体(P)がレジスト用重合体である場合に、好適に用いられる構成単位およびそれに対応する単量体について説明する。
<Constitutional unit / monomer>
The polymer (P) is obtained by polymerizing monomers α 1 to α n corresponding to the structural units α ′ 1 to α ′ n , respectively. The monomer is preferably a compound having a vinyl group, and is preferably a monomer that easily undergoes radical polymerization. In particular, (meth) acrylic acid ester is highly transparent to exposure light having a wavelength of 250 nm or less.
Hereinafter, when the polymer (P) is a resist polymer, a structural unit and a monomer corresponding to it will be described.

[酸脱離性基を有する構成単位・単量体]
レジスト用重合体は、酸脱離性基を有することが好ましい。「酸脱離性基」とは、酸により開裂する結合を有する基であり、該結合の開裂により酸脱離性基の一部または全部が重合体の主鎖から脱離する基である。
レジスト用組成物において、酸脱離性基を有する構成単位を有する重合体は、酸成分と反応してアルカリ性溶液に可溶となり、レジストパターン形成を可能とする作用を奏する。
酸脱離性基を有する構成単位の割合は、感度および解像度の点から、重合体を構成する全構成単位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、基板等への密着性の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
[Structural Unit / Monomer Having Acid Leaving Group]
The resist polymer preferably has an acid leaving group. The “acid leaving group” is a group having a bond that is cleaved by an acid, and a part or all of the acid leaving group is removed from the main chain of the polymer by cleavage of the bond.
In the resist composition, a polymer having a structural unit having an acid-eliminable group reacts with an acid component to become soluble in an alkaline solution, and has an effect of enabling resist pattern formation.
The proportion of the structural unit having an acid leaving group is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, out of all the structural units (100 mol%) constituting the polymer from the viewpoint of sensitivity and resolution. . Moreover, 60 mol% or less is preferable from the point of the adhesiveness to a board | substrate etc., 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.

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

特に、波長250nm以下の光で露光するパターン形成方法に適用されるレジスト組成物を製造する場合には、酸脱離性基を有する単量体の好ましい例として、例えば、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−エチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、1−(1’−アダマンチル)−1−メチルエチル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、イソプロピルアダマンチル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロオクチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの中でも、1−エチルシクロヘキシルメタクリレート(実施例のm−2)、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート(実施例のm−5)、1−エチルシクロペンチルメタクリレート、イソプロピルアダマンチルメタクリレートがより好ましい。
酸脱離性基を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In particular, in the case of producing a resist composition that is applied to a pattern forming method that is exposed to light having a wavelength of 250 nm or less, as a preferred example of a monomer having an acid leaving group, for example, 2-methyl-2- Adamantyl (meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1- (1′-adamantyl) -1-methylethyl (meth) acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclohexyl ( Examples include meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate, isopropyl adamantyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclooctyl (meth) acrylate, and the like.
Among these, 1-ethylcyclohexyl methacrylate (m-2 in Examples), 2-methyl-2-adamantyl methacrylate (m-5 in Examples), 1-ethylcyclopentyl methacrylate, and isopropyl adamantyl methacrylate are more preferable.
As the monomer having an acid leaving group, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

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

(ラクトン骨格を有する構成単位・単量体)
ラクトン骨格としては、例えば、4〜20員環程度のラクトン骨格が挙げられる。ラクトン骨格は、ラクトン環のみの単環であってもよく、ラクトン環に脂肪族または芳香族の炭素環または複素環が縮合していてもよい。
共重合体がラクトン骨格を有する構成単位を含む場合、その含有量は、基板等への密着性の点から、全構成単位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、35モル%以上がより好ましい。また、感度および解像度の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
(Constitutional unit / monomer having a lactone skeleton)
Examples of the lactone skeleton include a lactone skeleton having about 4 to 20 members. The lactone skeleton may be a monocycle having only a lactone ring, or an aliphatic or aromatic carbocyclic or heterocyclic ring may be condensed with the lactone ring.
When the copolymer includes a structural unit having a lactone skeleton, the content thereof is preferably 20 mol% or more of all structural units (100 mol%) from the viewpoint of adhesion to a substrate and the like, and 35 mol%. The above is more preferable. Moreover, from the point of a sensitivity and resolution, 60 mol% or less is preferable, 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.

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

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

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

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

親水性基を有する単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル(実施例のm−7)、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシアダマンチル、2−または3−シアノ−5−ノルボルニル(メタ)アクリレート、2−シアノメチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。基板等に対する密着性の点から、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシアダマンチル、2−または3−シアノ−5−ノルボルニル(メタ)アクリレート、2−シアノメチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等が好ましい。
これらの中でも、メタクリル酸3−ヒドロキシアダマンチル(実施例のm−3)、2−シアノメチル−2−アダマンチルメタクリレートがより好ましい。
親水性基を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the monomer having a hydrophilic group include (meth) acrylic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate (m-7 in Examples), 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, (meth ) 2-hydroxy-n-propyl acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate, 2- or 3-cyano-5-norbornyl (meth) acrylate, 2-cyanomethyl- Examples include 2-adamantyl (meth) acrylate. From the viewpoint of adhesion to a substrate or the like, 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate, 2- or 3-cyano-5-norbornyl (meth) acrylate, 2-cyanomethyl-2-adamantyl (meth) acrylate and the like are preferable.
Among these, 3-hydroxyadamantyl methacrylate (m-3 in Examples) and 2-cyanomethyl-2-adamantyl methacrylate are more preferable.
The monomer which has a hydrophilic group may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

<重合開始剤>
重合開始剤は、熱により分解して効率的にラジカルを発生するものが好ましく、10時間半減期温度が重合温度条以下であるものを用いることが好ましい。例えばリソグラフィー用重合体を製造する場合の、好ましい重合温度は50〜150℃であり、重合開始剤としては10時間半減期温度が50〜70℃のものを用いることが好ましい。また重合開始剤が効率的に分解するためには、重合開始剤の10時間半減期温度と重合温度との差が10℃以上であることが好ましい。
重合開始剤の例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等のアゾ化合物、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ(4−tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等の有機過酸化物;が挙げられる。アゾ化合物がより好ましい。
これらは市販品から入手可能である。例えばジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(和光純薬工業社製、V601(商品名)、10時間半減期温度66℃)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製、V65(商品名)、10時間半減期温度51℃)等を好適に用いることができる。
<Polymerization initiator>
The polymerization initiator is preferably one that decomposes by heat and efficiently generates radicals, and one having a 10-hour half-life temperature of not more than the polymerization temperature is preferably used. For example, when producing a polymer for lithography, a preferable polymerization temperature is 50 to 150 ° C., and a polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 50 to 70 ° C. is preferably used. In order for the polymerization initiator to be efficiently decomposed, the difference between the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator and the polymerization temperature is preferably 10 ° C. or more.
Examples of the polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2 , 2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] and other azo compounds, 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane, di (4-tert- And organic peroxides such as butylcyclohexyl) peroxydicarbonate. An azo compound is more preferable.
These are available from commercial products. For example, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, V601 (trade name), 10 hour half-life temperature 66 ° C.), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) ) (Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V65 (trade name), 10 hour half-life temperature 51 ° C.) and the like can be suitably used.

<溶媒>
本発明の重合体の製造方法においては重合溶媒を用いてもよい。重合溶媒としては、例えば、下記のものが挙げられる。
エーテル類:鎖状エーテル(例えばジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGME」と記すこともある。)等。)、環状エーテル(例えばテトラヒドロフラン(以下、「THF」と記すこともある。)、1,4−ジオキサン等。)等。
エステル類:酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と記すこともある。)、γ−ブチロラクトン等。
ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等。
アミド類:N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等。
スルホキシド類:ジメチルスルホキシド等。
芳香族炭化水素:ベンゼン、トルエン、キシレン等。
脂肪族炭化水素:ヘキサン等。
脂環式炭化水素:シクロヘキサン等。
重合溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
重合溶媒の使用量は特に限定されないが、例えば、重合反応終了時の反応器内の液(重合反応溶液)の固形分濃度が20〜40質量%程度となる量が好ましい。
<Solvent>
In the method for producing the polymer of the present invention, a polymerization solvent may be used. Examples of the polymerization solvent include the following.
Ethers: chain ethers (eg, diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (hereinafter sometimes referred to as “PGME”), etc.), cyclic ethers (eg, tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as “THF”)) , 1,4-dioxane, etc.).
Esters: methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter sometimes referred to as “PGMEA”), γ-butyrolactone, and the like.
Ketones: acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.
Amides: N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
Sulfoxides: dimethyl sulfoxide and the like.
Aromatic hydrocarbons: benzene, toluene, xylene and the like.
Aliphatic hydrocarbon: hexane and the like.
Alicyclic hydrocarbons: cyclohexane and the like.
A polymerization solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Although the usage-amount of a polymerization solvent is not specifically limited, For example, the quantity from which the solid content concentration of the liquid (polymerization reaction solution) in the reactor at the time of completion | finish of polymerization reaction will be about 20-40 mass% is preferable.

<重合体の製造方法>
本発明の重合体の製造方法は、反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、該反応器内で2種以上の単量体α〜αを重合して、構成単位α’〜α’からなる重合体(P)を得る重合工程を有する。
該重合工程はラジカル重合法で行われ、本発明では、単量体および重合開始剤を反応器内に滴下しながら、該反応器内で重合を行う滴下重合法を用いる。
<Method for producing polymer>
In the method for producing a polymer of the present invention, two or more types of monomers α 1 to α n are polymerized in the reactor while dropping the monomer and the polymerization initiator in the reactor, and the structural unit is obtained. a polymerization step for obtaining a polymer (P) composed of α ′ 1 to α ′ n .
The polymerization step is performed by a radical polymerization method. In the present invention, a dropping polymerization method is used in which polymerization is performed in the reactor while the monomer and the polymerization initiator are dropped in the reactor.

本発明では、単量体を含有する液として、含有する単量体の組成が互いに異なる複数の溶液S1〜Sm(mは2以上の整数)を用いる。溶液S1〜Smは溶媒を含有することが好ましい。mの上限は特に限定されないが、制御や操作の容易性の点からは4以下が好ましく、3以下がより好ましい。
本発明における重合工程は、溶液S1〜S(m−1)をそれぞれ反応器内へ供給する主工程と、該主工程が終了した後に溶液Smを反応器内に供給する後工程とを有する。主工程は、単量体溶液を滴下して反応容器内で生成される重合体における構成単位の含有比率が目標組成に近くなるように制御することが好ましい。
In the present invention, as the liquid containing the monomer, a plurality of solutions S1 to Sm (m is an integer of 2 or more) having different monomer compositions are used. The solutions S1 to Sm preferably contain a solvent. The upper limit of m is not particularly limited, but is preferably 4 or less and more preferably 3 or less from the viewpoint of ease of control and operation.
The polymerization process in the present invention includes a main process for supplying the solutions S1 to S (m-1) into the reactor, and a post-process for supplying the solution Sm into the reactor after the main process is completed. The main step is preferably controlled such that the content ratio of the constituent units in the polymer produced in the reaction vessel by dropping the monomer solution is close to the target composition.

<主工程>
まず、主工程について説明する。
主工程は、1種以上の単量体溶液を滴下により供給する工程を有する滴下重合法であればよく、公知の方法を適宜用いて行うことができる。好ましい実施形態として、以下の第1の実施形態または第2の実施形態が挙げられる。
〔主工程の第1の実施形態〕
主工程で単量体溶液を1種のみ用い、反応容器内に、単量体組成が目標組成と同じである溶液S1を滴下する実施形態が好ましい。
なお、本実施形態において、溶液S1の組成(モル%)は目標組成(モル%)と同一であることが最も好ましいが、該目標組成に対して±10%の範囲内、好ましくは±5%の範囲内の誤差であれば許容される。すなわち該誤差範囲であれば、溶液S1の組成と目標組成とが同じである、とみなすものとする。
<Main process>
First, the main process will be described.
The main process should just be the dripping polymerization method which has the process of supplying 1 or more types of monomer solutions by dripping, and can be performed using a well-known method suitably. Preferred embodiments include the following first embodiment or second embodiment.
[First Embodiment of Main Process]
An embodiment is preferred in which only one monomer solution is used in the main step and the solution S1 having the same monomer composition as the target composition is dropped into the reaction vessel.
In the present embodiment, the composition (mol%) of the solution S1 is most preferably the same as the target composition (mol%), but within a range of ± 10% with respect to the target composition, preferably ± 5%. If the error is within the range, it is allowed. That is, within the error range, it is assumed that the composition of the solution S1 and the target composition are the same.

〔主工程の第2の実施形態〕
主工程で単量体溶液を2種用いる方法としては、反応器内に、重合開始剤を滴下する前または該重合開始剤の滴下開始と同時に、該反応器内に、単量体α〜αを第1の組成で含有する第1の溶液(S1)を供給開始し、該反応器内に第1の溶液(S1)を供給開始した後または該第1の溶液(S1)の供給開始と同時に、該反応器内に単量体α〜αを第2の組成で含有する第2の溶液(S2)を滴下開始し、第2の溶液(S2)の滴下終了よりも前に、第1の溶液(S1)の供給を終了させる方法が好ましい。
以下、主工程の第2の実施形態について説明する。
[第2の溶液(S2)]
第2の溶液(S2)における単量体の含有比率(第2の組成)は、得ようとする重合体(P)における構成単位α’〜α’の含有比率を表す目標組成と同じである。
例えば、重合体(P)が、単量体x、y、zを共重合させて得られる3元系の重合体であって、目標組成(モル%、以下同様。)がx’:y’:z’であるとき、第2の組成(モル%、以下同様。)x:y:zはx’:y’:z’と同じにする。
なお、本実施形態において、所期の効果を得るうえで、第2の組成(モル%)は目標組成(モル%)と同一であることが最も好ましいが、該目標組成に対して±10%の範囲内、好ましくは±5%の範囲内の誤差であれば許容される。すなわち該誤差範囲であれば、第2の組成と目標組成とが同じである、とみなすものとする。
第2の溶液は滴下により反応器に供給する。
[Second Embodiment of Main Process]
As a method of using two kinds of monomer solutions in the main process, before dropping the polymerization initiator into the reactor or simultaneously with the start of dropping of the polymerization initiator, the monomers α 1 to. Supply of the first solution (S1) containing α n in the first composition is started and supply of the first solution (S1) is started after the start of supply of the first solution (S1) into the reactor. Simultaneously with the start, dropping of the second solution (S2) containing the monomers α 1 to α n in the second composition in the reactor is started, and before the end of dropping of the second solution (S2). In addition, a method of terminating the supply of the first solution (S1) is preferable.
Hereinafter, a second embodiment of the main process will be described.
[Second solution (S2)]
The content ratio (second composition) of the monomer in the second solution (S2) is the same as the target composition representing the content ratio of the structural units α ′ 1 to α ′ n in the polymer (P) to be obtained. It is.
For example, the polymer (P) is a ternary polymer obtained by copolymerizing monomers x, y, and z, and the target composition (mol%, the same applies hereinafter) is x ′: y ′. : Z ′, the second composition (mol%, the same shall apply hereinafter) x: y: z is the same as x ′: y ′: z ′.
In the present embodiment, in order to obtain the desired effect, the second composition (mol%) is most preferably the same as the target composition (mol%), but ± 10% with respect to the target composition. Error, preferably within ± 5%. That is, within the error range, it is assumed that the second composition and the target composition are the same.
The second solution is fed dropwise to the reactor.

[第1の溶液(S1)]
第1の溶液(S1)における単量体の含有比率(第1の組成)は、重合体(P)における目標組成と、重合に用いられる各単量体の反応性とを加味して予め求められた組成である。
具体的に、第1の溶液(S1)の第1の組成は、反応器内に存在する単量体の含有比率が第1の組成であるとき、該反応器内に上記第2の溶液(S2)が滴下されると、滴下直後に生成される重合体分子の構成単位の含有比率が目標組成と同じになるように、設計された組成である。この場合、滴下直後に生成される重合体分子の構成単位の含有比率が、滴下された第2の溶液(S2)の単量体の含有比率(目標組成)と同じであるから、滴下直後に反応器内に残存する単量体の含有比率は常に一定(第1の組成)となる。したがって、かかる反応器内に第2の溶液(S2)の滴下を継続して行うと、常に目標組成の重合体分子が生成し続けるという定常状態が得られる。
すなわち本実施形態によれば、重合反応の開始直後から目標組成とほぼ同じ組成の重合体分子が生成され、その状態が継続されるため、主工程で生成される重合体は、構成単位の含有比率のばらつきが低減されたものとなる。
かかる定常状態が得られるような第1の組成が存在することは、本発明者等によって初めて得られた知見である。第1の組成の設計方法は後述する。
第1の溶液(S1)は、予め反応器内に仕込んでおいてもよく、滴下等により反応器に徐々に供給してもよく、これらを組み合わせてもよい。
[First Solution (S1)]
The monomer content ratio (first composition) in the first solution (S1) is obtained in advance by taking into account the target composition in the polymer (P) and the reactivity of each monomer used in the polymerization. Composition.
Specifically, the first composition of the first solution (S1) is such that when the content ratio of the monomer present in the reactor is the first composition, the second solution (S1) is contained in the reactor. When S2) is dropped, the composition is designed so that the content ratio of the constituent units of the polymer molecules generated immediately after dropping is the same as the target composition. In this case, since the content ratio of the constituent units of the polymer molecules generated immediately after the dropping is the same as the monomer content ratio (target composition) of the dropped second solution (S2), immediately after the dropping. The content ratio of the monomer remaining in the reactor is always constant (first composition). Therefore, when the dropping of the second solution (S2) is continuously performed in the reactor, a steady state in which polymer molecules having a target composition are always generated can be obtained.
That is, according to the present embodiment, polymer molecules having the same composition as the target composition are generated immediately after the start of the polymerization reaction, and the state continues, so that the polymer generated in the main process contains constituent units. The variation in the ratio is reduced.
The existence of the first composition that can provide such a steady state is a finding obtained for the first time by the present inventors. The design method of the first composition will be described later.
The first solution (S1) may be charged into the reactor in advance, gradually supplied to the reactor by dropping or the like, or a combination thereof.

[重合開始剤]
重合開始剤は滴下により反応器に供給する。第2の溶液(S2)に重合開始剤を含有させてもよい。第1の溶液(S1)を滴下する場合は、該第1の溶液(S1)に重合開始剤を含有させてもよい。第1の溶液(S1)、第2の溶液(S2)とは別に、重合開始剤を含有する溶液(重合開始剤溶液)を滴下してもよい。これらを組み合わせてもよい。
主工程における重合開始剤の使用量(主工程における全供給量)は、重合開始剤の種類に応じて、また得ようとする重合体(P)の重量平均分子量の目標値に応じて設定される。
例えば、本発明における重合体(P)がリソグラフィー用重合体である場合、主工程において反応器に供給される単量体の合計(主工程における全供給量)の100モル%に対して、重合開始剤の使用量(主工程における全供給量)は1〜25モル%の範囲が好ましく、1.5〜20モル%の範囲がより好ましい。
[Polymerization initiator]
The polymerization initiator is supplied dropwise to the reactor. The second solution (S2) may contain a polymerization initiator. When dropping the first solution (S1), the first solution (S1) may contain a polymerization initiator. In addition to the first solution (S1) and the second solution (S2), a solution containing a polymerization initiator (polymerization initiator solution) may be added dropwise. These may be combined.
The amount of polymerization initiator used in the main process (total supply in the main process) is set according to the type of polymerization initiator and the target value of the weight average molecular weight of the polymer (P) to be obtained. The
For example, when the polymer (P) in the present invention is a lithography polymer, the polymerization is performed with respect to 100 mol% of the total amount of monomers supplied to the reactor in the main step (total supply amount in the main step). The use amount of the initiator (total supply amount in the main process) is preferably in the range of 1 to 25 mol%, more preferably in the range of 1.5 to 20 mol%.

[第1の溶液(S1)における単量体の含有量]
重合工程で使用される単量体の合計量(全単量体供給量)は、溶液S1〜S(m−1)に含まれる単量体の総和であり、得ようとする重合体(P)の量に応じて設定される。
また該全単量体供給量のうち、第1の溶液(S1)に含まれる単量体の合計量が占める割合が少なすぎると、第1の溶液(S1)を用いることによる所期の効果が充分に得られず、多すぎると重合工程の初期に生成される重合体の分子量が高くなりすぎる。したがって、全単量体供給量に対して、第1の溶液(S1)に含まれる単量体の合計量は3〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。
[Monomer Content in First Solution (S1)]
The total amount of monomers used in the polymerization step (total monomer supply amount) is the sum of the monomers contained in the solutions S1 to S (m-1), and the polymer (P ).
Further, if the ratio of the total amount of monomers contained in the first solution (S1) in the total monomer supply amount is too small, the desired effect by using the first solution (S1) Is not obtained sufficiently, and if it is too much, the molecular weight of the polymer produced at the initial stage of the polymerization process becomes too high. Therefore, 3-40 mass% is preferable and, as for the total amount of the monomer contained in a 1st solution (S1) with respect to the total monomer supply amount, 5-30 mass% is more preferable.

[第1の溶液(S1)、第2の溶液(S2)の供給]
主工程において、反応器内に重合開始剤を滴下したときに、該反応器内に第1の溶液(S1)が存在していることが必要である。したがって、反応器内に重合開始剤を滴下する前または重合開始剤の滴下開始と同時に、該反応器内に第1の溶液(S1)を供給開始する。
また反応器内に第2の溶液(S2)を滴下したときに、該反応器内に第1の溶液(S1)が存在していることが必要である。したがって、反応器内に第1の溶液(S1)を供給開始した後または第1の溶液(S1)の供給開始と同時に、該反応器内に第2の溶液(S2)を滴下開始する。第2の溶液(S2)の滴下開始は、前記重合開始剤の滴下開始と同時または前記重合開始剤の滴下開始より後であることが好ましい。重合開始剤の滴下開始と第2の溶液(S2)の滴下開始は同時であることが好ましい。第2の溶液(S2)の滴下終了よりも前に、第1の溶液(S1)の供給を終了する。
第2の溶液(S2)の滴下は、連続的でもよく、断続的でもよく、滴下速度が変化してもよい。生成される重合体の組成および分子量をより安定させるためには、連続的に、一定速度で滴下することが好ましい。
第1の溶液(S1)を滴下により供給する場合、連続的でもよく、断続的でもよく、滴下速度が変化してもよい。生成される重合体の組成および分子量をより安定させるためには、連続的に、一定速度で滴下することが好ましい。
[Supply of first solution (S1) and second solution (S2)]
In the main process, when the polymerization initiator is dropped into the reactor, it is necessary that the first solution (S1) exists in the reactor. Accordingly, before the polymerization initiator is dropped into the reactor or simultaneously with the start of dropping of the polymerization initiator, the supply of the first solution (S1) into the reactor is started.
In addition, when the second solution (S2) is dropped into the reactor, the first solution (S1) needs to be present in the reactor. Therefore, after starting the supply of the first solution (S1) into the reactor or simultaneously with the start of the supply of the first solution (S1), the dropping of the second solution (S2) is started in the reactor. The start of dropping of the second solution (S2) is preferably simultaneous with the start of dropping of the polymerization initiator or after the start of dropping of the polymerization initiator. The start of dropping the polymerization initiator and the start of dropping the second solution (S2) are preferably simultaneous. Prior to the end of dropping of the second solution (S2), the supply of the first solution (S1) is ended.
The dropping of the second solution (S2) may be continuous or intermittent, and the dropping speed may be changed. In order to further stabilize the composition and molecular weight of the polymer produced, it is preferable to continuously drop the polymer at a constant rate.
When supplying 1st solution (S1) by dripping, it may be continuous and may be intermittent, and dripping speed may change. In order to further stabilize the composition and molecular weight of the polymer produced, it is preferable to continuously drop the polymer at a constant rate.

第1の溶液(S1)は、重合工程の初期に、その全量を供給具体的には、重合開始剤の滴下開始から第2の溶液(S2)の滴下終了までを基準時間とするとき、該基準時間の20%が経過する以前に、第1の溶液(S1)の供給を終了することが好ましい。例えば基準時間が4時間である場合は、重合開始剤の滴下開始から48分経過する以前に、溶液第1の溶液(S1)の全量を反応器内に供給することが好ましい。
第1の溶液(S1)の供給終了は、基準時間の15%以前が好ましく、10%以前がより好ましい。
また基準時間の0%の時点で第1の溶液(S1)の全量が供給されていてもよい。すなわち重合開始剤の滴下開始前に、反応器内に第1の溶液(S1)の全量を仕込んでおいてもよい。
The first solution (S1) is supplied at its initial stage in the polymerization step. Specifically, when the reference time is from the start of dropping of the polymerization initiator to the end of dropping of the second solution (S2), It is preferable to end the supply of the first solution (S1) before 20% of the reference time has elapsed. For example, when the reference time is 4 hours, it is preferable to supply the entire amount of the first solution (S1) into the reactor before 48 minutes have elapsed from the start of the dropping of the polymerization initiator.
The end of the supply of the first solution (S1) is preferably 15% or less of the reference time, and more preferably 10% or less.
Further, the entire amount of the first solution (S1) may be supplied at the time of 0% of the reference time. That is, the entire amount of the first solution (S1) may be charged in the reactor before the start of dropping of the polymerization initiator.

[重合開始剤の供給速度]
本実施形態において、主工程における重合開始剤の滴下は、第2の溶液(S2)の滴下終了時まで行ってもよく、その前に終了してもよい。第2の溶液(S2)の滴下終了時まで行うことが好ましい。
重合開始剤の供給速度は一定でもよいが、特に、重合工程の初期における供給量を多くすることにより、重合初期における高分子量成分(ハイポリマー)の生成を抑制し、その結果、重合工程を終えて得られる重合体における分子量のばらつきを低減することができる。かかる分子量の均一化は、リソグラフィー用重合体のレジスト用溶媒への溶解性やアルカリ現像液への溶解性の向上に寄与し、レジスト組成物の感度の向上に寄与する。
重合工程の初期における重合開始剤の供給量によって、重合工程の初期において生成される重合体の重量平均分子量が変化する。したがって、重合開始剤の最適な供給速度は、単量体の種類、単量体の供給速度、重合開始剤の種類、重合条件等によっても異なるが、特に重合工程の初期に生成される重合体の重量平均分子量が目標値に近くなるように設定することが好ましい。
具体的には、前記基準時間の5〜20%が経過する以前の初期段階において、主工程で使用される重合開始剤の全供給量の30〜90%を供給し、その後は該初期段階よりも低速で重合開始剤を供給することが好ましい。
該初期段階は、前記基準時間の5.5〜17.5%が好ましく、6〜15%がより好ましい。該初期段階における重合開始剤の供給量は、主工程で使用される重合開始剤の全供給量の35〜85質量%がより好ましく、40〜80質量%がさらに好ましい。
[Polymerization initiator supply rate]
In the present embodiment, the dropping of the polymerization initiator in the main step may be performed until the dropping of the second solution (S2) is completed, or may be ended before that. It is preferable to carry out until the end of dropping of the second solution (S2).
Although the supply rate of the polymerization initiator may be constant, in particular, by increasing the supply amount at the initial stage of the polymerization process, the generation of high molecular weight components (high polymer) at the initial stage of polymerization is suppressed, and as a result, the polymerization process is finished The variation in molecular weight in the polymer obtained can be reduced. Such uniform molecular weight contributes to the improvement of the solubility of the lithography polymer in the resist solvent and the solubility in the alkaline developer, and also contributes to the improvement of the sensitivity of the resist composition.
The weight average molecular weight of the polymer produced at the initial stage of the polymerization process varies depending on the supply amount of the polymerization initiator at the initial stage of the polymerization process. Therefore, the optimum supply rate of the polymerization initiator varies depending on the type of monomer, the supply rate of the monomer, the type of polymerization initiator, the polymerization conditions, etc., but the polymer produced particularly at the initial stage of the polymerization step. It is preferable that the weight average molecular weight is set to be close to the target value.
Specifically, in the initial stage before 5 to 20% of the reference time elapses, 30 to 90% of the total supply amount of the polymerization initiator used in the main process is supplied, and thereafter from the initial stage. However, it is preferable to supply the polymerization initiator at a low speed.
The initial stage is preferably 5.5 to 17.5% of the reference time, and more preferably 6 to 15%. The supply amount of the polymerization initiator in the initial stage is more preferably 35 to 85% by mass, and further preferably 40 to 80% by mass, based on the total supply amount of the polymerization initiator used in the main process.

[主工程の好ましい態様]
本実施形態における、主工程の好ましい態様としては、以下の(a)、(b)が挙げられる。
(a)予め反応器内に、単量体α〜αを第1の組成で含有する第1の溶液(S1)を仕込んでおき、反応器内を所定の重合温度まで加熱した後、該反応器内に、主工程で供給される重合開始剤の一部を含む重合開始剤溶液と、単量体α〜αを第2の組成で含有するとともに、重合開始剤の残部を含む第2の溶液(S2)をそれぞれ滴下する。重合開始剤溶液と第2の溶液(S2)は同時に滴下開始するか、または重合開始剤溶液を先に滴下開始する。同時が好ましい。重合開始剤溶液の滴下開始から第2の溶液(S2)の滴下開始までの時間は0〜10分が好ましい。
滴下速度はそれぞれ一定であることが好ましい。重合開始剤溶液は第2の溶液(S2)よりも先に滴下を終了する。
[Preferred embodiment of main process]
The following (a) and (b) are mentioned as a preferable aspect of the main process in this embodiment.
(A) After first charging the reactor with the first solution (S1) containing the monomers α 1 to α n in the first composition and heating the reactor to a predetermined polymerization temperature, In the reactor, a polymerization initiator solution containing a part of the polymerization initiator supplied in the main step and the monomers α 1 to α n are contained in the second composition, and the remainder of the polymerization initiator is contained. The 2nd solution (S2) containing is dripped, respectively. The polymerization initiator solution and the second solution (S2) start dropping simultaneously, or the polymerization initiator solution starts dropping first. Simultaneous is preferred. The time from the start of dropping of the polymerization initiator solution to the start of dropping of the second solution (S2) is preferably 0 to 10 minutes.
The dropping speed is preferably constant. The polymerization initiator solution ends dropping before the second solution (S2).

(b)反応器内に溶媒のみを仕込み、所定の重合温度まで加熱した後、単量体α〜αを第1の組成で含有するとともに、主工程で供給される重合開始剤の一部を含む第1の溶液(S1)と、単量体α〜αを第2の組成で含有するとともに、該重合開始剤の残部を含む第2の溶液(S2)をそれぞれ滴下する。両液は同時に滴下開始するか、または第1の溶液(S1)を先に滴下開始する。第1の溶液(S1)の滴下開始から第2の溶液(S2)の滴下開始までの時間は0〜10分が好ましい。
滴下速度はそれぞれ一定であることが好ましい。第2の溶液(S2)よりも第1の溶液(S1)の方が先に滴下を終了する。
(B) After charging only the solvent into the reactor and heating it to a predetermined polymerization temperature, the monomer α 1 to α n is contained in the first composition and one of the polymerization initiators supplied in the main process first with a solution (S1) containing part, along with containing monomer alpha 1 to? n in the second composition, it is dropped a second solution containing the remainder of the polymerization initiator (S2), respectively. Both liquids start dropping simultaneously, or the first solution (S1) starts dropping first. The time from the start of dropping of the first solution (S1) to the start of dropping of the second solution (S2) is preferably 0 to 10 minutes.
The dropping speed is preferably constant. The first solution (S1) finishes dropping more than the second solution (S2).

<第1の溶液(S1)の第1の組成の設計方法>
以下、第1の組成の好ましい設計方法を説明する。
得ようとする重合体(P)における構成単位の含有比率(目標組成、単位:モル%)が、α’:α’:…:α’であるとき、第1の組成(単位:モル%)をα11:α12:…:α1nで表わし、下記(1)〜(3)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α11=α’/F、α12=α’/F、…α1n=α’/Fとする。
(1)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…のときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α〜αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、…にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’〜α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
(2)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtr+1までの間(rは1以上の整数。)」を見つける。
(3)該「tからtr+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
<Design method of first composition of first solution (S1)>
Hereinafter, a preferable design method of the first composition will be described.
When the content ratio (target composition, unit: mol%) of the structural unit in the polymer (P) to be obtained is α ′ 1 : α ′ 2 :...: Α ′ n , the first composition (unit: Mol%) is represented by α 11 : α 12 :... Α 1n , and the factors determined by the following procedures (1) to (3) are represented by F 1 , F 2 ,... F n , and α 11 = α ′. 1 / F 1 , α 12 = α ′ 2 / F 2 ,... Α 1n = α ′ n / F n .
(1) First monomer composition target composition α '1: α' 2: ...: α ' dropping a solution containing the monomer mixture 100 parts by weight of the same as the polymerization initiator solvent is n, a solvent alone Are added at a constant dropping rate, and when the elapsed time from the start of dropping is t 1 , t 2 , t 3 ..., The monomers α 1 to. Composition of α n (unit: mol%) M 1 : M 2 :...: M n and a structural unit in the polymer formed between t 1 and t 2 , between t 2 and t 3 ,. The ratio of α ′ 1 to α ′ n (unit: mol%) P 1 : P 2 :...: P n is determined.
(2) the P 1: P 2: ...: P n is, target composition α '1: α' 2: ...: α ' between the closest time zone n from "t r until t r + 1 (r is 1 or more Find an integer.)
(3) P in the "during the period from t r to t r + 1" 1: P 2: ...: and the value of P n, M in the elapsed time t r 1: M 2: ... : from the value of M n, the following Factors F 1 , F 2 ,... F n are obtained from the equations. F 1 = P 1 / M 1 , F 2 = P 2 / M 2 ,... F n = P n / M n .

より具体的に説明すると、例えば、重合体(P)が、単量体x、y、zを共重合させて得られる3元系の重合体であって、目標組成がx’:y’:z’であるとき、第1の組成(モル%、以下同様。)x00:y00:z00は、下記の方法で求められるファクターFx、Fy、Fzを用いて、x00=x’/Fx、y00=y’/Fy、z00=z’/Fzにより算出される値とする。 More specifically, for example, the polymer (P) is a ternary polymer obtained by copolymerizing the monomers x, y, and z, and the target composition is x ′: y ′: When z ′, the first composition (mol%, the same shall apply hereinafter) x 00 : y 00 : z 00 is obtained by using the factors Fx, Fy, and Fz obtained by the following method, and x 00 = x ′ / It is assumed that Fx, y 00 = y ′ / Fy, z 00 = z ′ / Fz.

[ファクターFx、Fy、Fzの求め方]
以下、重合体(P)が3元系の重合体である場合を例に挙げて説明するが、2元系または4元系以上でも同様にしてファクターを求めることができる。
(1)まず、単量体組成が目標組成x’:y’:z’と同じである単量体混合物と溶媒と重合開始剤を含有する滴下溶液を、反応器内に一定の滴下速度vで滴下する。反応器内には、予め溶媒のみを入れておく。
滴下開始からの経過時間がt、t、t…のときに、それぞれ反応器内に残存している単量体x、y、zの組成(モル%)Mx:My:Mzと、tからtまでの間、tからtまでの間…にそれぞれ生成した重合体における構成単位の比率(モル%)Px:Py:Pzを求める。
(2)Px:Py:Pzが、目標組成x’:y’:z’に最も近い時間帯「tからtr+1までの間(rは1以上の整数。)」を見つける。
(3)その「tからtr+1までの間」におけるPx:Py:Pzの値と、経過時間tにおけるMx:My:Mzの値とから、下記式により、ファクターFx、Fy、Fzを求める。
Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mz。
ファクターFx、Fy、Fzは、各単量体の相対的な反応性を反映する値であり、重合に用いられる単量体の組み合わせまたは目標組成が変わると変化する。
なお、本実施形態において、第1の組成を上記ファクターを用いて設計する場合、所期の効果を得るうえで、第1の組成(モル%)は該設計値(モル%)と同一であることが最も好ましいが、該設計値に対して±10%の範囲内、好ましくは±5%の範囲内の誤差であれば許容される。すなわち該誤差範囲であれば、第1の組成と上記ファクターを用いて設計された設計値とが同じである、とみなすものとする。
[How to find factors Fx, Fy, Fz]
Hereinafter, the case where the polymer (P) is a ternary polymer will be described as an example, but the factor can be obtained in the same manner for a binary system or a quaternary system or more.
(1) First, a dropping solution containing a monomer mixture having the same monomer composition as the target composition x ′: y ′: z ′, a solvent, and a polymerization initiator is placed in a reactor at a constant dropping rate v. Add dropwise. Only the solvent is put in the reactor in advance.
When the elapsed time from the start of dropping is t 1 , t 2 , t 3 ..., The composition (mol%) Mx: My: Mz of the monomers x, y, z remaining in the reactor, between t 1 to t 2, the ratio of the structural unit in the polymer produced respectively between ... to from t 2 to t 3 (mol%) Px: Py: Request Pz.
(2) Px: Py: Pz is, the target composition x ': y': "Between t r to t r + 1 (. R is an integer of 1 or more)" closest time zone z 'find.
(3) Px in its "during the period from t r to t r + 1": Py: the value of Pz, Mx at the elapsed time t r: My: from the value of Mz and, by the following equation, factor Fx, Fy, and Fz Ask.
Fx = Px / Mx, Fy = Py / My, Fz = Pz / Mz.
The factors Fx, Fy, and Fz are values that reflect the relative reactivity of each monomer, and change when the combination of monomers used for polymerization or the target composition changes.
In the present embodiment, when the first composition is designed using the above factors, the first composition (mol%) is the same as the design value (mol%) in obtaining the desired effect. Most preferably, an error within a range of ± 10%, preferably within a range of ± 5% with respect to the design value is acceptable. That is, within the error range, it is assumed that the first composition and the design value designed using the above factor are the same.

<後工程>
後工程では、主工程で用いられる溶液S1〜S(m−1)の供給が終了した反応器内に溶液Smを滴下する。
[溶液Sm]
溶液Smは、単量体α〜αのうち、最も共重合反応速度が遅い単量体を含まない。溶液Sm中の単量体は、単量体α〜αのうち、最も共重合反応速度が遅い単量体のみを含まず、それ以外の単量体からなることが好ましい。
溶液Smに含まれる単量体の合計量は、重合工程で使用される全単量体供給量の0.1〜10質量%、好ましくは0.1〜7.5質量%、更に好ましくは0.1〜5質量%である。0.1質量%以上であると、後工程を設けることによる十分な効果が得られやすい。10質量%以下または7.5質量%以下または5質量%以下であると重合体組成のばらつきを低減する効果が十分に得られやすい。
<Post process>
In the post-process, the solution Sm is dropped into the reactor in which the supply of the solutions S1 to S (m-1) used in the main process is completed.
[Solution Sm]
The solution Sm does not contain a monomer having the slowest copolymerization reaction rate among the monomers α 1 to α n . It is preferable that the monomer in the solution Sm does not include only the monomer having the slowest copolymerization reaction rate among the monomers α 1 to α n and includes other monomers.
The total amount of monomers contained in the solution Sm is 0.1 to 10% by mass, preferably 0.1 to 7.5% by mass, more preferably 0, based on the total amount of monomers used in the polymerization step. 0.1 to 5% by mass. When the content is 0.1% by mass or more, it is easy to obtain a sufficient effect by providing a post-process. When it is 10% by mass or less, 7.5% by mass or less, or 5% by mass or less, an effect of reducing variation in polymer composition is easily obtained.

溶液Smにおける単量体の組成は、前記第1の組成の設計方法におけるファクター(F1〜F)うち最も小さいものを0に置換する以外は、同じファクターを用いて、以下の方法で設計される組成が好ましい。
すなわち、得ようとする重合体(P)における構成単位α’〜α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、溶液Smが含有する単量体の組成(単位:モル%)をαm1:αm2:…:αmnで表わし、前記第1の組成の設計方法と同じ(1)〜(3)の手順で求められるファクターをF、F、…F(ただし、F1〜Fのうち最も小さいものは0に置換する。)で表わすと、αm1=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)、αm2=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)、…αmn=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)とする。
なお、本発明において、溶液Smの単量体の組成を上記ファクターを用いて設計する場合、所期の効果を得るうえで、溶液Smの単量体の組成(モル%)は該設計値(モル%)と同一であることが最も好ましいが、該設計値に対して±10%の範囲内、好ましくは±5%の範囲内の誤差であれば許容される。すなわち該誤差範囲であれば、溶液Smの単量体の組成と上記ファクターを用いて設計された設計値とが同じである、とみなすものとする。
The composition of the monomer in the solution Sm is designed by the following method using the same factor except that the smallest one of the factors (F 1 to F n ) in the design method of the first composition is replaced with 0. The composition is preferred.
That is, the target composition representing the content of the structural unit α '1 ~α' n in the polymer to be obtained (P) (unit: mol%) of α '1: α' 2: ...: is alpha 'n When the composition (unit: mol%) of the monomer contained in the solution Sm is represented by α m1 : α m2 :...: Α mn , the same as the design method of the first composition (1) to (3) When the factors determined by the procedure are expressed as F 1 , F 2 ,... F n ( where the smallest one of F 1 to F n is replaced with 0), α m1 = α ′ 1 × F 1 / ( α ′ 1 × F 1 + α ′ 2 × F 2 +... + α ′ n × F n ), α m2 = α ′ 2 × F 2 / (α ′ 1 × F 1 + α ′ 2 × F 2 +... + α ′ n × F n ),... Α mn = α ′ n × F n / (α ′ 1 × F 1 + α ′ 2 × F 2 +... + Α ′ n × F n ).
In the present invention, when the composition of the monomer of the solution Sm is designed using the above factors, the composition (mol%) of the monomer of the solution Sm is the design value (in order to obtain the desired effect). Most preferably, the error is within a range of ± 10%, preferably within a range of ± 5% with respect to the design value. That is, within this error range, the composition of the monomer of the solution Sm and the design value designed using the above factors are assumed to be the same.

溶液Smは、S1〜S(m−1)の滴下が終了したら直ちに滴下開始することが好ましい。
溶液Smの滴下は連続的でもよく、断続的でもよく、滴下速度が変化してもよい。時間の経過に伴って、溶液Smの滴下により反応器内へ供給される、単位時間当たりの単量体の供給量が漸次、または段階的に減少することが好ましい。
例えば、溶液Smとして、単量体組成および単量体の含有量(濃度)がいずれも均一である1種の液を用い、滴下速度を連続的に減少させてもよく、段階的に減少させてもよい。または、溶液Smとして、単量体組成は互いに同じ(上記の誤差範囲は許容される)であるが、単量体の含有量(濃度)が互いに異なる2種以上の液を用いてもよい。この場合には、滴下速度が一定であっても、単量体の濃度が減少するように2種以上の液を順次滴下させることによって、単位時間当たりの単量体の供給を漸次、または段階的に減少させることができる。
具体的には、溶液Smの滴下開始から滴下終了までを後滴下時間とし、後工程における単量体の全供給量を後滴下時間で除した値を平均供給速度とするとき、後滴下時間の0%からk%(kは5〜95)までの期間を、該平均供給速度よりも高速で単量体を供給する高速供給期間とし、該高速供給期間に後工程における単量体の全供給量のうちの50〜95質量%を反応器内に供給することが好ましい。
該kは20〜80%がより好ましく、30〜70%がさらに好ましい。該高速供給期間中に反応器内に供給される単量体は、後工程における単量体の全供給量のうちの60〜90質量%がより好ましく、70〜85質量%がより好ましい。
It is preferable that the solution Sm starts dropping immediately after the dropping of S1 to S (m-1) is completed.
The dropping of the solution Sm may be continuous or intermittent, and the dropping speed may be changed. It is preferable that the supply amount of the monomer per unit time supplied into the reactor by dropping of the solution Sm gradually or stepwise decreases with the passage of time.
For example, as the solution Sm, one type of solution in which the monomer composition and the monomer content (concentration) are both uniform may be used, and the dropping rate may be decreased continuously or in stages. May be. Alternatively, as the solution Sm, two or more liquids having the same monomer composition (the above error range is allowed) but different monomer contents (concentrations) may be used. In this case, even when the dropping rate is constant, the supply of the monomer per unit time is gradually or stepwise by dropping two or more liquids sequentially so that the monomer concentration decreases. Can be reduced.
Specifically, the time from the start of dropping of the solution Sm to the end of dropping is set as the post-dropping time, and the value obtained by dividing the total supply amount of the monomer in the post-process by the post-dropping time is set as the average supply rate. A period from 0% to k% (k is 5 to 95) is a high-speed supply period in which the monomer is supplied at a speed higher than the average supply speed. It is preferable to supply 50 to 95% by mass of the amount into the reactor.
The k is more preferably 20 to 80%, further preferably 30 to 70%. The monomer supplied into the reactor during the high-speed supply period is more preferably 60 to 90% by mass, and more preferably 70 to 85% by mass, out of the total supply amount of monomers in the subsequent step.

後工程において、反応器内に溶液Smを滴下したときに、該反応器内に重合開始剤が存在していることが必要である。したがって、後工程においても反応器内に重合開始剤を供給することが好ましい。
溶液Smに重合開始剤を含有させてもよく、溶液Smとは別に、重合開始剤を含有する溶液(重合開始剤溶液)を滴下してもよい。これらを組み合わせてもよい。
例えば、本発明における重合体(P)がリソグラフィー用重合体である場合、後工程において反応器に供給される単量体の合計(後主工程における単量体の全供給量)の100モル%に対して、重合開始剤の使用量(後工程における重合開始剤の全供給量)は1〜25モル%の範囲が好ましく、1.5〜20モル%の範囲がより好ましい。
In the subsequent step, when the solution Sm is dropped into the reactor, it is necessary that a polymerization initiator is present in the reactor. Therefore, it is preferable to supply the polymerization initiator into the reactor also in the post-process.
The solution Sm may contain a polymerization initiator, and separately from the solution Sm, a solution containing a polymerization initiator (polymerization initiator solution) may be dropped. These may be combined.
For example, when the polymer (P) in the present invention is a polymer for lithography, 100 mol% of the total amount of monomers supplied to the reactor in the post-process (total supply amount of monomers in the post-main process) On the other hand, the use amount of the polymerization initiator (total supply amount of the polymerization initiator in the post-process) is preferably in the range of 1 to 25 mol%, more preferably in the range of 1.5 to 20 mol%.

後工程の終了後、すなわち溶液Smの滴下終了後、必要に応じて、反応器内を重合温度に保持する保持工程、冷却工程、精製工程等を適宜行うことができる。   After completion of the post-process, that is, after completion of the dropping of the solution Sm, a holding process for maintaining the inside of the reactor at the polymerization temperature, a cooling process, a purification process, and the like can be appropriately performed as necessary.

本発明者等の知見によれば、滴下重合において、単量体溶液を滴下して反応容器内で生成される重合体における構成単位の含有比率が目標組成に近くなるように制御しても、単量体溶液の滴下が終了して保持工程に入ると、生成される重合体における構成単位の含有比率と、目標組成との差が次第に広がっていく。具体的には、保持工程における経過時間が長いほど、生成される重合体において、共重合反応速度が最も遅い単量体から導かれる構成単位の組成比が顕著に大きくなる。このことから、単量体溶液の滴下終了時において、反応器内には、共重合反応速度が最も遅い単量体が、目標組成に対して過剰に残っていると考えられる。
本発明では、主工程の後に、そのまま保持工程を行わず、共重合反応速度が最も遅い単量体を含まない溶液Smを滴下する後工程を設けて、反応器内に、共重合反応速度が最も遅い単量体以外の単量体を供給する。これにより、溶液S1〜S(m−1)の滴下終了時の反応器内に、目標組成に対して過剰に残っている、共重合反応速度が最も遅い単量体を効率良く消費しながら重合体を生成させることができるため、主工程後に生成される重合体における構成単位の含有比率と、目標組成との差が経時的に広がるのが防止される。したがって、最終的に得られる重合体(P)における構成単位の含有比率のばらつきを低減できる。
According to the knowledge of the present inventors, in the dropping polymerization, even if the monomer unit solution is dropped to control the content ratio of the structural unit in the polymer produced in the reaction vessel to be close to the target composition, When the dropping of the monomer solution is completed and the holding step is started, the difference between the content ratio of the structural unit in the produced polymer and the target composition gradually widens. Specifically, the longer the elapsed time in the holding step, the more significantly the composition ratio of the structural units derived from the monomer having the slowest copolymerization reaction rate in the produced polymer. From this, at the end of dropping of the monomer solution, it is considered that the monomer having the slowest copolymerization reaction rate remains in the reactor excessively with respect to the target composition.
In the present invention, after the main step, the holding step is not performed as it is, and a post-step is added to drop the solution Sm containing no monomer having the slowest copolymerization reaction rate. Supply monomers other than the slowest monomer. As a result, in the reactor at the end of dropping of the solutions S1 to S (m-1), the monomer having the slowest copolymerization reaction rate remaining excessively with respect to the target composition is efficiently consumed while being efficiently consumed. Since the coalescence can be generated, the difference between the content ratio of the structural unit in the polymer produced after the main process and the target composition is prevented from spreading over time. Therefore, the dispersion | variation in the content rate of the structural unit in the polymer (P) finally obtained can be reduced.

また、溶液Smの単量体組成を、上記のファクターを用いた設計方法で得られる組成とすることにより、主工程後に生成される重合体における構成単位の含有比率を目標組成により近づけることができる。
さらに後工程において、溶液Smの滴下によって供給される単量体(共重合反応速度が最も遅い単量体以外の単量体)の、単位時間当たりの供給量を経時的に減少させることにより、反応器内において、共重合反応速度が最も遅い単量体が消費されて目標組成に対して相対的に不足するのを抑制できるため、反応器内の単量体の存在量が少なくなっても目標組成に近い単量体組成の重合体を生成させるうえで好ましい。
したがって、本発明によれば、溶媒への溶解性が良好であり、レジスト組成物に用いた際には高い感度を有する重合体(P)を再現性良く得ることができる。
なお、本発明の重合体はレジスト用途以外の用途にも適用可能であり、溶解性の向上効果が得られるほか、各種性能の向上が期待できる。
Moreover, the content ratio of the structural unit in the polymer produced | generated after the main process can be made closer to a target composition by making the monomer composition of solution Sm into the composition obtained by the design method using said factor. .
Furthermore, in the subsequent step, by reducing the supply amount per unit time of the monomer (monomer other than the monomer having the slowest copolymerization reaction rate) supplied by dropping the solution Sm with time, In the reactor, since the monomer with the slowest copolymerization reaction rate is consumed and the shortage relative to the target composition can be suppressed, the amount of monomer present in the reactor can be reduced. It is preferable when producing a polymer having a monomer composition close to the target composition.
Therefore, according to the present invention, the solubility in a solvent is good, and a polymer (P) having high sensitivity when used in a resist composition can be obtained with good reproducibility.
In addition, the polymer of the present invention can be applied to uses other than resist applications, and an effect of improving solubility can be obtained, and improvement of various performances can be expected.

<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、本発明のリソグラフィー用重合体をレジスト溶媒に溶解して調製される。レジスト溶媒としては、重合体の製造に用いた上記重合溶媒と同様のものが挙げられる。
本発明のレジスト組成物が化学増幅型レジスト組成物である場合は、さらに活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、光酸発生剤という。)を含有させる。
<Resist composition>
The resist composition of the present invention is prepared by dissolving the lithographic polymer of the present invention in a resist solvent. Examples of the resist solvent include the same solvents as those used for the production of the polymer.
When the resist composition of the present invention is a chemically amplified resist composition, a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter referred to as a photoacid generator) is further contained.

(光酸発生剤)
光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物において公知の光酸発生剤の中から任意に選択できる。光酸発生剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。
レジスト組成物における光酸発生剤の含有量は、重合体100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。
(Photoacid generator)
The photoacid generator can be arbitrarily selected from known photoacid generators in the chemically amplified resist composition. A photo-acid generator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Examples of the photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinone diazide compounds, diazomethane compounds, and the like.
0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and, as for content of the photo-acid generator in a resist composition, 0.5-10 mass parts is more preferable.

(含窒素化合物)
化学増幅型レジスト組成物は、含窒素化合物を含んでいてもよい。含窒素化合物を含むことにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等がさらに向上する。すなわち、レジストパターンの断面形状が矩形により近くなる。また半導体素子の量産ライン等では、レジスト膜に光を照射し、次いでベーク(PEB)した後、次の現像処理までの間に数時間放置されることがあるが、そのような放置(経時)によるレジストパターンの断面形状の劣化の発生がより抑制される。
含窒素化合物としては、アミンが好ましく、第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンがより好ましい。
レジスト組成物における含窒素化合物の含有量は、重合体100質量部に対して、0.01〜2質量部が好ましい。
(Nitrogen-containing compounds)
The chemically amplified resist composition may contain a nitrogen-containing compound. By including the nitrogen-containing compound, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are further improved. That is, the cross-sectional shape of the resist pattern becomes closer to a rectangle. In a mass production line for semiconductor elements, the resist film is irradiated with light, then baked (PEB), and then left for several hours before the next development process. Occurrence of deterioration of the cross-sectional shape of the resist pattern due to is further suppressed.
The nitrogen-containing compound is preferably an amine, more preferably a secondary lower aliphatic amine or a tertiary lower aliphatic amine.
As for content of the nitrogen-containing compound in a resist composition, 0.01-2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers.

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

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

<パターンが形成された基板の製造方法>
本発明の、パターンが形成された基板の製造方法の一例について説明する。
まず、所望の微細パターンを形成しようとするシリコンウエハー等の基板の被加工面上に、本発明のレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、該レジスト組成物が塗布された基板を、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥することにより、基板上にレジスト膜を形成する。
ついで、レジスト膜に対して、フォトマスクを介して露光を行い潜像を形成する。露光光としては、250nm以下の波長の光が好ましい。例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV光が好ましく、ArFエキシマレーザーが特に好ましい。また、電子線を照射してもよい。
また、該レジスト膜と露光装置の最終レンズとの間に、純水、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロトリアルキルアミン等の高屈折率液体を介在させた状態で光を照射する液浸露光を行ってもよい。
<Manufacturing method of substrate on which pattern is formed>
An example of the manufacturing method of the board | substrate with which the pattern was formed of this invention is demonstrated.
First, the resist composition of the present invention is applied by spin coating or the like on a processed surface of a substrate such as a silicon wafer on which a desired fine pattern is to be formed. And the resist film is formed on a board | substrate by drying the board | substrate with which this resist composition was apply | coated by baking process (prebaking) etc.
Next, the resist film is exposed through a photomask to form a latent image. The exposure light is preferably light having a wavelength of 250 nm or less. For example, KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser and EUV light are preferable, and ArF excimer laser is particularly preferable. Moreover, you may irradiate an electron beam.
In addition, immersion in which light is irradiated with a high refractive index liquid such as pure water, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, or perfluorotrialkylamine interposed between the resist film and the final lens of the exposure apparatus. Exposure may be performed.

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

本発明の製造方法により得られるリソグラフィー用重合体は、溶媒への溶解性に優れるとともに、高い感度のレジスト膜を形成できる。
したがって、レジスト組成物を調製する際のレジスト溶媒への重合体の溶解を容易にかつ良好に行うことができる。またレジスト組成物はアルカリ現像液に対する優れた溶解性が得られ、感度の向上に寄与する。またレジスト組成物中の不溶分が少ないため、パターン形成において、該不溶分に起因する欠陥が生じにくい。
したがって本発明の基板の製造方法によれば、本発明のレジスト組成物を用いることによって、基板上に欠陥の少ない、高精度の微細なレジストパターンを安定して形成できる。また、高感度および高解像度のレジスト組成物の使用が要求される、波長250nm以下の露光光を用いるフォトリソグラフィーまたは電子線リソグラフィー、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を使用するリソグラフィーによる、パターン形成にも好適に用いることができる。
なお、波長250nm以下の露光光を用いるフォトリソグラフィーに用いられるレジスト組成物を製造する場合には、重合体が該露光光の波長において透明であるように、単量体を適宜選択して用いることが好ましい。
The polymer for lithography obtained by the production method of the present invention is excellent in solubility in a solvent and can form a highly sensitive resist film.
Therefore, it is possible to easily and satisfactorily dissolve the polymer in the resist solvent when preparing the resist composition. In addition, the resist composition has excellent solubility in an alkali developer and contributes to an improvement in sensitivity. In addition, since the insoluble content in the resist composition is small, defects due to the insoluble content are less likely to occur during pattern formation.
Therefore, according to the method for producing a substrate of the present invention, by using the resist composition of the present invention, a highly accurate fine resist pattern with few defects can be stably formed on the substrate. In addition, pattern formation by photolithography using an exposure light having a wavelength of 250 nm or less or lithography using an electron beam lithography such as ArF excimer laser (193 nm), which requires use of a resist composition with high sensitivity and high resolution, is also required. It can be used suitably.
In the case of producing a resist composition used for photolithography using exposure light having a wavelength of 250 nm or less, a monomer is appropriately selected and used so that the polymer is transparent at the wavelength of the exposure light. Is preferred.

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

(重量平均分子量の測定)
重合体の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、下記の条件(GPC条件)でゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーにより、ポリスチレン換算で求めた。
[GPC条件]
装置:東ソー社製、東ソー高速GPC装置 HLC−8220GPC(商品名)、
分離カラム:昭和電工社製、Shodex GPC K−805L(商品名)を3本直列に連結したもの、
測定温度:40℃、
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)、
試料(重合体の場合):重合体の約20mgを5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブレンフィルターで濾過した溶液、
試料(重合反応溶液の場合):サンプリングした重合反応溶液の約30mgを5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブレンフィルターで濾過した溶液、
流量:1mL/分、
注入量:0.1mL、
検出器:示差屈折計。
(Measurement of weight average molecular weight)
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer were determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography under the following conditions (GPC conditions).
[GPC conditions]
Equipment: Tosoh Corporation, Tosoh High Speed GPC Equipment HLC-8220GPC (trade name),
Separation column: manufactured by Showa Denko, Shodex GPC K-805L (trade name) connected in series,
Measurement temperature: 40 ° C.
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Sample (in the case of a polymer): a solution in which about 20 mg of a polymer is dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 μm membrane filter,
Sample (in the case of polymerization reaction solution): a solution in which about 30 mg of the sampled polymerization reaction solution was dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 μm membrane filter,
Flow rate: 1 mL / min,
Injection volume: 0.1 mL,
Detector: differential refractometer.

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

(単量体の定量)
重合反応溶液中に残存する単量体量は次の方法で求めた。
反応器内の重合反応溶液を0.5g採取し、これをアセトニトリルで希釈し、メスフラスコを用いて全量を50mLとした。この希釈液を0.2μmのメンブレンフィルターで濾過し、東ソー社製、高速液体クロマトグラフHPLC−8020(製品名)を用いて、該希釈液中の未反応単量体量を、単量体ごとに求めた。
(Quantification of monomer)
The amount of monomer remaining in the polymerization reaction solution was determined by the following method.
0.5 g of the polymerization reaction solution in the reactor was collected, diluted with acetonitrile, and the total volume was adjusted to 50 mL using a volumetric flask. The diluted solution was filtered through a 0.2 μm membrane filter, and the amount of unreacted monomer in the diluted solution was determined for each monomer using a high performance liquid chromatograph HPLC-8020 (product name) manufactured by Tosoh Corporation. Asked.

この測定において、分離カラムはジーエルサイエンス社製、Inertsil ODS−2(商品名)を1本使用し、移動相は水/アセトニトリルのグラジエント系、流量0.8mL/min、検出器は東ソー社製、紫外・可視吸光光度計UV−8020(商品名)、検出波長220nm、測定温度40℃、注入量4μLで測定した。なお、分離カラムであるInertsil ODS−2(商品名)は、シリカゲル粒径5μm、カラム内径4.6mm×カラム長さ450mmのものを使用した。また、移動相のグラジエント条件は、A液を水、B液をアセトニトリルとし、下記の通りとした。また、未反応単量体量を定量するために、濃度の異なる3種類の各単量体溶液を標準液として用いた。   In this measurement, the separation column is manufactured by GL Sciences, using one Inertsil ODS-2 (trade name), the mobile phase is a water / acetonitrile gradient system, the flow rate is 0.8 mL / min, and the detector is manufactured by Tosoh Corporation. Ultraviolet / visible absorptiometer UV-8020 (trade name), detection wavelength 220 nm, measurement temperature 40 ° C., injection amount 4 μL. The separation column Inertsil ODS-2 (trade name) used was a silica gel particle diameter of 5 μm, a column inner diameter of 4.6 mm × column length of 450 mm. The gradient conditions of the mobile phase were as follows, with the liquid A being water and the liquid B being acetonitrile. In order to quantify the amount of unreacted monomer, three types of monomer solutions having different concentrations were used as standard solutions.

測定時間0〜3分:A液/B液=90体積%/10体積%。
測定時間3〜24分:A液/B液=90体積%/10体積%から、50体積%/50体積%まで。
測定時間24〜36.5分:A液/B液=50体積%/50体積%から、0体積%/100体積%まで。
測定時間36.5〜44分:A液/B液=0体積%/100体積%。
Measurement time 0 to 3 minutes: A liquid / B liquid = 90 vol% / 10 vol%.
Measurement time: 3 to 24 minutes: A liquid / B liquid = 90 volume% / 10 volume% to 50 volume% / 50 volume%.
Measurement time: 24 to 36.5 minutes: A liquid / B liquid = 50 volume% / 50 volume% to 0 volume% / 100 volume%.
Measurement time: 36.5 to 44 minutes: Liquid A / liquid B = 0 volume% / 100 volume%.

(重合体の溶解性の評価)
重合体の20部とPGMEAの80部とを混合し、25℃に保ちながら撹拌を行い、目視で完全溶解を判断したのち、曇点に達するまでヘプタンを添加し、ヘプタンの添加量を計測した。曇点到達の判断は目視にて行った。
(Evaluation of polymer solubility)
20 parts of the polymer and 80 parts of PGMEA were mixed and stirred while maintaining at 25 ° C. After judging complete dissolution visually, heptane was added until the cloud point was reached, and the amount of heptane added was measured. . The determination of cloud point arrival was made visually.

(レジスト組成物の感度の評価)
レジスト組成物を6インチシリコンウエハー上に回転塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間のプリベーク(PAB)を行い、厚さ300nmのレジスト膜を形成した。ArFエキシマレーザー露光装置(リソテックジャパン社製、製品名:VUVES−4500)を用い、露光量を変えながら10mm×10mmの面積の18ショットを露光した。次いで110℃、60秒間のポストベーク(PEB)を行った後、レジスト現像アナライザー(リソテックジャパン社製、製品名:RDA−806)を用い、23.5℃にて2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で65秒間現像した。各露光量のレジスト膜それぞれについて、現像中のレジスト膜厚の経時変化を測定した。
得られたレジスト膜厚の経時変化のデータを基に、露光量(単位:mJ/cm)の対数と、初期膜厚に対する30秒間現像した時点での残存膜厚の割合率(単位:%、以下残膜率という。)との関係をプロットして、露光量−残膜率曲線作成した。この曲線に基づいて、残膜率0%とするための必要露光量(Eth)の値を求めた。すなわち、露光量−残膜率曲線が、残膜率0%の直線と交わる点における露光量(mJ/cm)をEthとして求めた。このEthの値は感度を表し、この値が小さいほど、感度が高いことを示す。
(Evaluation of resist composition sensitivity)
The resist composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and pre-baked (PAB) at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate to form a resist film having a thickness of 300 nm. Using an ArF excimer laser exposure apparatus (product name: VUVES-4500, manufactured by RISOTEC JAPAN), 18 shots having an area of 10 mm × 10 mm were exposed while changing the exposure amount. Next, after post-baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, 2.38% tetrahydroxide at 23.5 ° C. using a resist development analyzer (product name: RDA-806, manufactured by RISOTEC JAPAN). Developed with aqueous methylammonium solution for 65 seconds. For each exposure amount of the resist film, the change with time in the resist film thickness during development was measured.
Based on the data of change in resist film thickness over time, the logarithm of the exposure amount (unit: mJ / cm 2 ) and the ratio of the remaining film thickness at the time of development for 30 seconds with respect to the initial film thickness (unit:% , Hereinafter referred to as the residual film ratio) was plotted, and an exposure amount-residual film ratio curve was prepared. Based on this curve, the value of the necessary exposure amount (Eth) for obtaining a remaining film rate of 0% was determined. That is, the exposure amount (mJ / cm 2 ) at the point where the exposure amount-residual film rate curve intersects a straight line with a residual film rate of 0% was determined as Eth. The value of Eth represents sensitivity, and the smaller the value, the higher the sensitivity.

<参考例1:後工程で用いられる溶液Smの組成の設計>
本例は、下記式(m−1)、(m−2)、(m−3)で表される単量体m−1、m−2、m−3を重合して、目標組成がm−1:m−2:m−3=40:40:20(モル%)、重量平均分子量の目標値が10,000の重合体を製造する場合の、Smの組成を求めた例である。
本例で使用した重合開始剤はジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(前記V601(商品名))である。重合温度は80℃とした。
<Reference Example 1: Design of composition of solution Sm used in post-process>
In this example, monomers m-1, m-2 and m-3 represented by the following formulas (m-1), (m-2) and (m-3) are polymerized, and the target composition is m. −1: m−2: m−3 = 40: 40: 20 (mol%) This is an example in which the composition of Sm in the case of producing a polymer having a weight average molecular weight target value of 10,000 is obtained.
The polymerization initiator used in this example is dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (V601 (trade name)). The polymerization temperature was 80 ° C.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコ(反応器)に、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを67.8部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、下記の単量体混合物、溶媒、および重合開始剤を含む滴下溶液を、滴下漏斗より4時間かけて一定の滴下速度でフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。滴下溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
単量体m−1を28.56部(40モル%)、
単量体m−2を32.93部(40モル%)、
単量体m−3を19.82部(20モル%)、
乳酸エチルを122.0部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを2.415部(単量体の全供給量に対して2.5モル%)。
In a flask (reactor) equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 67.8 parts of ethyl lactate was placed under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, a dropping solution containing the following monomer mixture, solvent, and polymerization initiator was dropped into the flask at a constant dropping rate over 4 hours from the dropping funnel, and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 3 hours. Seven hours after the start of dropping of the dropping solution, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
28.56 parts (40 mol%) of monomer m-1;
32.93 parts (40 mol%) of monomer m-2,
19.82 parts (20 mol%) of monomer m-3,
122.0 parts ethyl lactate,
2.415 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.5 mol% with respect to the total monomer feed).

上記滴下溶液の滴下開始から3、4,5,6,7時間後に、それぞれフラスコ内の重合反応溶液を0.5gサンプリングし、単量体m−1〜m−3の定量をそれぞれ行った。これにより各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体の質量がわかる。その結果、例えば滴下開始から3時間後と4時間後の結果は表1の通りであった。   After 3, 4, 5, 6, and 7 hours from the start of the dropping of the dropping solution, 0.5 g of the polymerization reaction solution in the flask was sampled, and each of the monomers m-1 to m-3 was quantified. Thereby, the mass of each monomer remaining in the flask at the time of each sampling is known. As a result, for example, the results after 3 hours and 4 hours from the start of dropping were as shown in Table 1.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

次いで、各単量体の分子量を用いて、各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体のモル分率(Mx:My:Mzに該当する。)に換算した。
その結果、例えば滴下開始から3時間後と4時間後の結果は表2の通りであった。
Next, the molecular weight of each monomer was used to convert the molar fraction of each monomer remaining in the flask at each sampling time (corresponding to Mx: My: Mz).
As a result, for example, the results after 3 hours and 4 hours after the start of dropping were as shown in Table 2.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

一方、4時間一定速度でフラスコに供給された各単量体の質量(全供給量)から、各サンプリング時までに供給された各単量体の合計質量を求め、これから各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体の質量を引くことで、各サンプリング時において、それまでに供給された単量体のうち重合体へ転化したものの質量を、各単量体について計算した。
次いで差分データをとることによって、サンプリング時とサンプリング時の間に重合体へ転化したもの質量を、各単量体について求め、モル分率に換算した。このモル分率の値は、各サンプリング時とサンプリング時の間に生成した重合体、すなわち滴下からの経過時間(反応時間)がtからtまでの間、tからtまでの間…にそれぞれ生成した重合体における構成単位の含有比率(以下、重合体組成比ということもある。)Px:Py:Pzに該当する。
得られた結果を図1に示す。図1の横軸は、各反応時間帯(サンプリング時とサンプリング時の間)の終了側の反応時間を示している。すなわち、図1において、横軸の反応時間が4時間のときのデータは、滴下開始から3時間後〜4時間後に生成した重合体のデータに該当する(以下、同様)。
On the other hand, the total mass of each monomer supplied by each sampling is obtained from the mass (total supply amount) of each monomer supplied to the flask at a constant rate for 4 hours. By subtracting the mass of each monomer remaining in the sample, the mass of each monomer that had been converted to a polymer among the monomers supplied up to that time was calculated for each monomer.
Subsequently, by taking the difference data, the mass converted to the polymer between the sampling time and the sampling time was determined for each monomer, and converted into a mole fraction. The value of this mole fraction is the polymer produced during each sampling, that is, the elapsed time from the dropping (reaction time) from t 1 to t 2 , from t 2 to t 3 , and so on. The content ratio of structural units in each polymer produced (hereinafter sometimes referred to as polymer composition ratio) corresponds to Px: Py: Pz.
The obtained results are shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 1 shows the reaction time on the end side of each reaction time zone (between sampling and sampling). That is, in FIG. 1, the data when the reaction time on the horizontal axis is 4 hours corresponds to the data of the polymer produced 3 to 4 hours after the start of dropping (the same applies hereinafter).

図1の結果に示されるように、重合体組成比(Px:Py:Pz)が、目標組成である40:40:20に最も近いのは、滴下開始から3時間後〜4時間後に生成した重合体であり、Px:Py:Pz=41:38:20であった。
この値と、滴下開始からの経過時間が3時間後におけるMx:My:Mzの値(表2)を用い、Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mzより、ファクターFx、Fy、Fzを求めると、Fx=1.31、Fy=0.72、Fz=1.23となる。このとき、Fy<Fz<Fxより、Fyは0に置換される。
該ファクターの値と、目標組成を用いてSmの組成x:y:zを求めた。
=40×Fx/(40×Fx+40×Fy+20×Fz)
=40×1.31/(40×1.31+40×0+20×1.23)=68.1モル%。
=40×Fy/(40×Fx+40×Fy+20×Fz)
=40×0/(40×1.31+40×0+20×1.23)=0モル%。
=20×Fz/(40×Fx+40×Fy+20×Fz)
=20×1.23/(40×1.31+40×0+20×1.23)=31.9モル%。
As shown in the results of FIG. 1, the polymer composition ratio (Px: Py: Pz) is closest to the target composition of 40:40:20, which is generated 3 hours to 4 hours after the start of dropping. The polymer was Px: Py: Pz = 41: 38: 20.
Using this value and the value of Mx: My: Mz after 3 hours from the start of dropping (Table 2), Fx = Px / Mx, Fy = Py / My, Fz = Pz / Mz, and factor Fx , Fy, and Fz are obtained as Fx = 1.31, Fy = 0.72, and Fz = 1.23. At this time, Fy is replaced with 0 from Fy <Fz <Fx.
The Sm composition x 0 : y 0 : z 0 was determined using the factor value and the target composition.
x 0 = 40 × Fx / (40 × Fx + 40 × Fy + 20 × Fz)
= 40 x 1.31 / (40 x 1.31 + 40 x 0 + 20 x 1.23) = 68.1 mol%.
y 0 = 40 × Fy / (40 × Fx + 40 × Fy + 20 × Fz)
= 40 x 0 / (40 x 1.31 + 40 x 0 + 20 x 1.23) = 0 mol%.
z 0 = 20 × Fz / (40 × Fx + 40 × Fy + 20 × Fz)
= 20 x 1.23 / (40 x 1.31 + 40 x 0 + 20 x 1.23) = 31.9 mol%.

<実施例1>
本例では、溶液S1(本明細書において、単にS1ということがある。S2、S3…についても同様。)を滴下する主工程の後に、S2を滴下する後工程を設けた。
参考例1で求めたSmの組成をS2の組成とした。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例1と同じである。S1の単量体組成は目標組成と同じとした。
窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを67.8部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、下記のS1の全量を滴下漏斗より4時間かけてフラスコ内に滴下した後、直ちに下記S2のうちの80質量%を1時間かけて滴下した後、残りの20質量%を1時間かけて滴下しさらに80℃の温度を1時間保持した。S1の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
本例において、S2が含有する単量体の合計量は全単量体供給量の2.18質量%である。
<Example 1>
In this example, a post-step for dropping S2 was provided after the main step for dropping solution S1 (in the present specification, sometimes simply referred to as S1, and the same applies to S2, S3...).
The composition of Sm obtained in Reference Example 1 was defined as the composition of S2. The type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 1. The monomer composition of S1 was the same as the target composition.
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 67.8 parts of ethyl lactate was placed under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Then, after dripping the whole amount of the following S1 into the flask over 4 hours from the dropping funnel, immediately dropping 80% by mass of the following S2 over 1 hour, and then adding the remaining 20% by mass over 1 hour. It was dropped and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 1 hour. Seven hours after the start of dropping of the S1 solution, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
In this example, the total amount of monomers contained in S2 is 2.18% by mass of the total monomer supply amount.

(S1)
単量体m−1を28.56部(40モル%)、
単量体m−2を32.93部(40モル%)、
単量体m−3を19.82部(20モル%)、
乳酸エチルを87.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを2.415部(S1における単量体の合計量に対して2.5モル%)。
(S2)
単量体m−1を1.10部(68.1モル%)、
単量体m−3を0.72部(31.9モル%)、
乳酸エチルを34.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.054部(S2における単量体の合計量に対して2.5モル%)。
(S1)
28.56 parts (40 mol%) of monomer m-1;
32.93 parts (40 mol%) of monomer m-2,
19.82 parts (20 mol%) of monomer m-3,
87.5 parts ethyl lactate,
2.415 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.5 mol% based on the total amount of monomers in S1).
(S2)
1.10 parts (68.1 mol%) of monomer m-1;
0.72 parts (31.9 mol%) of monomer m-3,
34.5 parts ethyl lactate,
0.054 part of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.5 mol% based on the total amount of monomers in S2).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図2に示す。
図1と図2の結果を比べると、参考例1(図1)では、主工程の終了(滴下液の終了)時である反応時間4時間から保持工程の終了時である反応時間7時間の間に生成された重合体は、重合体組成比と目標組成との差が経時的に大きくなっている。
これに対して、主工程の終了(S1の滴下終了)後に、S2を合計2時間供給する後工程を設けた実施例1(図2)では、主工程の終了(反応時間4時間)後も、重合体組成比が目標組成と非常に近い値を示し、反応時間による組成比のばらつきが改善された。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Comparing the results of FIG. 1 and FIG. 2, in Reference Example 1 (FIG. 1), the reaction time from 4 hours at the end of the main process (end of the dropping liquid) to the reaction time of 7 hours at the end of the holding process In the polymer produced in the meantime, the difference between the polymer composition ratio and the target composition increases with time.
On the other hand, in Example 1 (FIG. 2) in which a post-process for supplying S2 for a total of 2 hours after the end of the main process (end of dropping S1) was provided, after the end of the main process (reaction time 4 hours) The composition ratio of the polymer was very close to the target composition, and the variation in the composition ratio due to the reaction time was improved.

[重合体の精製]
反応時間7時間が経過した後に、室温まで冷却して反応を停止させ、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)に撹拌しながら滴下し、白色の析出物(重合体P1)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=90/10容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、重合体湿粉160gを得た。この重合体湿粉のうち10gを減圧下40℃で約40時間乾燥した。得られた重合体P1について、Mw、Mw/Mnを求め、溶解性の評価を行った。結果を表7に示す。
[Purification of polymer]
After 7 hours of reaction time, the reaction was stopped by cooling to room temperature, and the polymerization reaction solution in the flask was mixed with about 10 times the amount of methanol and water mixed solvent (methanol / water = 80/20 volume ratio). The solution was added dropwise with stirring to obtain a white precipitate (polymer P1). The precipitate was filtered off and again poured into a mixed solvent of methanol and water in the same amount as above (methanol / water = 90/10 volume ratio), and the precipitate was washed with stirring. And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and 160 g of polymer wet powder was obtained. 10 g of the polymer wet powder was dried at 40 ° C. under reduced pressure for about 40 hours. About the obtained polymer P1, Mw and Mw / Mn were calculated | required and solubility was evaluated. The results are shown in Table 7.

[レジスト組成物の製造]
上記重合体湿粉の残りを、PGMEAの880gへ投入し、完全に溶解させて重合体溶液とした後、孔径0.04μmのナイロン製フィルター(日本ポール社製、P−NYLON N66FILTER0.04M(商品名))へ通液して、重合体溶液を濾過した。 得られた重合体溶液を減圧下で加熱してメタノールおよび水を留去し、さらにPGMEAを留去し、重合体の濃度が25質量%の重合体P1溶液を得た。この際、最高到達真空度は0.7kPa、最高溶液温度は65℃、留去時間は8時間であった。
[Production of resist composition]
The rest of the polymer wet powder is put into 880 g of PGMEA and completely dissolved to obtain a polymer solution, and then a nylon filter having a pore size of 0.04 μm (P-NYLON N66FILTER 0.04M manufactured by Nippon Pole Co., Ltd. (product) The polymer solution was filtered. The obtained polymer solution was heated under reduced pressure to distill off methanol and water, and further PGMEA was distilled off to obtain a polymer P1 solution having a polymer concentration of 25% by mass. At this time, the maximum ultimate vacuum was 0.7 kPa, the maximum solution temperature was 65 ° C., and the distillation time was 8 hours.

得られた重合体P1溶液の400部と、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレートの2部と、溶媒であるPGMEAとを、重合体濃度が12.5質量%になるように混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブレンフィルターで濾過し、レジスト組成物を得た。得られたレジスト組成物について上記の方法で感度を評価した。結果を表7に示す。   400 parts of the obtained polymer P1 solution, 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator, and PGMEA as a solvent were mixed so that the polymer concentration was 12.5% by mass. After preparing a uniform solution, the solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to obtain a resist composition. The sensitivity of the obtained resist composition was evaluated by the above method. The results are shown in Table 7.

<実施例2>
本例では、予めS1を反応器内に供給し、S2および重合開始剤溶液を滴下する主工程の後に、S3を滴下する後工程を設けた。
参考例1で求めたSmの組成をS3の組成とした。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例1と同じである。S1の単量体組成は上述のファクターを用いた方法で設計した第1の組成と同じとし、S2の単量体組成は目標組成と同じとした。
[S1の第1の組成の設計]
参考例1で求めたファクターの値(Fx=1.27、Fy=0.76、Fz=1.22)と、目標組成を用いて第1の組成を求め、これをS1の単量体組成とした。
00=40/Fx=40/1.27=約31.3モル%。
00=40/Fy=40/0.76=約52.4モル%。
00=20/Fz=20/1.22=約16.3モル%。
<Example 2>
In this example, S1 was supplied into the reactor in advance, and a post-process for dropping S3 was provided after the main process for dropping S2 and the polymerization initiator solution.
The composition of Sm obtained in Reference Example 1 was defined as the composition of S3. The type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 1. The monomer composition of S1 was the same as the first composition designed by the method using the above factors, and the monomer composition of S2 was the same as the target composition.
[Design of first composition of S1]
The first composition was determined using the factor values (Fx = 1.27, Fy = 0.76, Fz = 1.22) determined in Reference Example 1 and the target composition, and this was determined as the monomer composition of S1. It was.
x 00 = 40 / Fx = 40 / 1.27 = about 31.3 mole%.
y 00 = 40 / Fy = 40 / 0.76 = about 52.4 mole%.
z 00 = 20 / Fz = 20 / 1.22 = about 16.3 mole%.

窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、下記のS1を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、別個の滴下漏斗より下記のS2重合開始剤溶液の供給を同時に開始し、S2を4時間かけて、重合開始剤溶液を20分かけてフラスコ内に滴下した。さらにS2の供給終了直後より、下記S3のうちの80質量%を1時間かけて滴下し、残りの20質量%を1時間かけて滴下し、さらに80℃の温度を1時間保持した。S2の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
本例において、S3が含有する単量体の合計量は全単量体供給量の2.15質量%である。
The following S1 was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, two dropping funnels, and a thermometer under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, the following S2 polymerization initiator solution was simultaneously fed from a separate dropping funnel, and S2 was dropped into the flask over 4 hours and the polymerization initiator solution over 20 minutes. Further, immediately after the supply of S2, 80% by mass of S3 below was added dropwise over 1 hour, the remaining 20% by mass was added dropwise over 1 hour, and the temperature of 80 ° C. was maintained for 1 hour. Seven hours after the start of dropping S2, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
In this example, the total amount of monomers contained in S3 is 2.15% by mass of the total monomer supply amount.

(S1)
単量体m−1を3.99部(31.3モル%)、
単量体m−2を7.68部(52.4モル%)、
単量体m−3を2.88部(16.3モル%)、
乳酸エチルを99.3部。
(S2)
単量体m−1を24.03部(40モル%)、
単量体m−2を27.71部(40モル%)、
単量体m−3を16.68部(20モル%)、
乳酸エチルを101.8部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.690部(S1およびS2における単量体の合計量に対して0.7モル%)。
(重合開始剤溶液)
乳酸エチルを2.0部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを1.280部(S1およびS2における単量体の合計量に対して1.3モル%)。
(S3)
単量体m−1を1.09部(67.6モル%)、
単量体m−3を0.73部(32.4モル%)、
乳酸エチルを34.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.054部(S3における単量体の合計量に対して2.5モル%)。
(S1)
3.99 parts (31.3 mol%) of monomer m-1
7.68 parts (52.4 mol%) of monomer m-2,
2.88 parts (16.3 mol%) of monomer m-3,
99.3 parts ethyl lactate.
(S2)
24.03 parts (40 mol%) of monomer m-1;
27.71 parts (40 mol%) of monomer m-2,
16.68 parts (20 mol%) of monomer m-3,
101.8 parts ethyl lactate,
0.690 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (0.7 mol% based on the total amount of monomers in S1 and S2).
(Polymerization initiator solution)
2.0 parts ethyl lactate,
1.280 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (1.3 mol% based on the total amount of monomers in S1 and S2).
(S3)
1.09 parts (67.6 mol%) of monomer m-1;
0.73 part (32.4 mol%) of monomer m-3,
34.5 parts ethyl lactate,
0.054 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.5 mol% based on the total amount of monomers in S3).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図3に示す。
参考例1(図1)と比べて実施例2(図3)は、主工程の終了(S2の滴下終了)後に、S3を合計2時間供給する後工程を設けたことにより、主工程の終了(反応時間4時間)後も、重合体組成比が目標組成と非常に近い値を示し、反応時間による組成比のばらつきが改善された。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Compared to Reference Example 1 (FIG. 1), Example 2 (FIG. 3) is the end of the main process by providing a post-process for supplying S3 for a total of 2 hours after the end of the main process (end of dropping S2). Even after (reaction time 4 hours), the polymer composition ratio showed a value very close to the target composition, and the variation in composition ratio due to the reaction time was improved.

[重合体の精製]
実施例1と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P2を得た。重合体P2のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表7に示す。
[レジスト組成物の製造]
実施例1と同様にして、重合体P2を含有するレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表7に示す。
[Purification of polymer]
In the same manner as in Example 1, polymer P2 was obtained from the polymerization reaction solution in the flask after 7 hours of reaction time. Table 7 shows the results of Mw, Mw / Mn, and solubility evaluation of the polymer P2.
[Production of resist composition]
In the same manner as in Example 1, a resist composition containing the polymer P2 was prepared, and the sensitivity was evaluated. The results are shown in Table 7.

<比較例1>
実施例1において、後工程で滴下するS2に含まれる単量体の合計量を、全単量体供給量の15.67質量%に変更した。
すなわち、S1およびS2の組成をそれぞれ以下の通りに変更したほかは、実施例1と同様に行った。
(S1)
単量体m−1を28.56部(40モル%)、
単量体m−2を32.93部(40モル%)、
単量体m−3を19.82部(20モル%)、
乳酸エチルを99.3部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを2.415部(S1における単量体の合計量に対して2.5モル%)
(S2)
単量体m−1を9.07部(67.6モル%)、
単量体m−3を6.05部(32.4モル%)、
乳酸エチルを22.7部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.454部(S2における単量体の合計量に対して2.5モル%)。
<Comparative Example 1>
In Example 1, the total amount of monomers contained in S2 dropped in the subsequent step was changed to 15.67% by mass of the total monomer supply amount.
That is, the same procedure as in Example 1 was performed except that the compositions of S1 and S2 were changed as follows.
(S1)
28.56 parts (40 mol%) of monomer m-1;
32.93 parts (40 mol%) of monomer m-2,
19.82 parts (20 mol%) of monomer m-3,
99.3 parts ethyl lactate,
2.415 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.5 mol% based on the total amount of monomers in S1)
(S2)
9.07 parts (67.6 mol%) of monomer m-1;
6.05 parts (32.4 mol%) of monomer m-3,
22.7 parts of ethyl lactate,
0.454 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.5 mol% based on the total amount of monomers in S2).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図4に示す。
実施例1(図2)と比べて比較例1(図4)は、全単量体供給量のうち後工程で供給される単量体の割合が多すぎるため、主工程の終了(反応時間4時間)後に生成された重合体の重合体組成比と目標組成との差が大きく、また反応時間によって重合体組成のばらつきが大きい。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Compared with Example 1 (FIG. 2), Comparative Example 1 (FIG. 4) has an excessive proportion of monomers supplied in the subsequent step out of the total monomer supply amount. The difference between the polymer composition ratio of the polymer produced after 4 hours) and the target composition is large, and the dispersion of the polymer composition is large depending on the reaction time.

<参考例2:後工程で用いられる溶液Smの組成の設計>
本例は、下記式(m−4)、(m−5)、前記式(m−3)で表される単量体m−4、m−5、m−3を重合して、目標組成がm−4:m−5:m−3=35:35:30(モル%)、重量平均分子量の目標値が7,000の重合体を製造する場合の、Smの組成を求めた例である。
重合開始剤は参考例1と同じジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを用い、重合温度は80℃とした。
<Reference Example 2: Design of composition of solution Sm used in post-process>
This example polymerizes monomers m-4, m-5, and m-3 represented by the following formulas (m-4) and (m-5) and the above formula (m-3) to obtain a target composition. M-4: m-5: m-3 = 35: 35: 30 (mol%), in the case where a polymer having a weight average molecular weight target value of 7,000 was produced, the Sm composition was obtained. is there.
The same dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate as in Reference Example 1 was used as the polymerization initiator, and the polymerization temperature was 80 ° C.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを31.7部とPGMEA31.7部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、下記の単量体混合物、溶媒、および重合開始剤を含む滴下溶液を滴下漏斗より4時間かけて一定の滴下速度でフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。滴下溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
単量体m−4を20.83部(35モル%)、
単量体m−5を30.38部(35モル%)、
単量体m−3を24.78部(30モル%)、
乳酸エチルを57.0部、
PGMEAを57.0部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを4.508部(単量体の全供給量に対して5.6モル%)。
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 31.7 parts of ethyl lactate and 31.7 parts of PGMEA were placed under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, a dropping solution containing the following monomer mixture, solvent, and polymerization initiator was dropped from the dropping funnel into the flask at a constant dropping rate over 4 hours, and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 3 hours. Seven hours after the start of dropping of the dropping solution, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
20.83 parts (35 mol%) of monomer m-4,
30.38 parts (35 mol%) of monomer m-5,
24.78 parts (30 mol%) of monomer m-3,
57.0 parts ethyl lactate,
57.0 parts PGMEA,
4.508 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (5.6 mol% based on the total amount of monomers fed).

上記滴下溶液の滴下開始から3,4,5,6,7時間後に、それぞれフラスコ内の重合反応溶液を0.5gサンプリングし、単量体m−3〜m−5の定量をそれぞれ行った。これにより各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体の質量がわかる。その結果、例えば滴下開始から3時間後と4時間後の結果は表3の通りであった。   After 3, 4, 5, 6, and 7 hours from the start of dropping of the dropping solution, 0.5 g of the polymerization reaction solution in the flask was sampled, and each of the monomers m-3 to m-5 was quantified. Thereby, the mass of each monomer remaining in the flask at the time of each sampling is known. As a result, for example, the results after 3 hours and 4 hours after the start of dropping were as shown in Table 3.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

次いで、各単量体の分子量を用いて、各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体のモル分率(Mx:My:Mzに該当する。)に換算した。
その結果、例えば滴下開始から3時間後と4時間後の結果は表4の通りであった。
Next, the molecular weight of each monomer was used to convert the molar fraction of each monomer remaining in the flask at each sampling time (corresponding to Mx: My: Mz).
As a result, for example, the results after 3 hours and 4 hours after the start of dropping were as shown in Table 4.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

参考例1と同様にして、各反応時間帯に生成された重合体における構成単位の含有比率求めた。その結果を図5に示す。
図5の結果に示されるように、重合体組成比(Px:Py:Pz)が、目標組成である35:35:30に最も近いのは、滴下開始から3時間後〜4時間後に生成した重合体であり、Px:Py:Pz=37.36:32.61:28.95であった。
この値と、滴下開始からの経過時間が3時間後におけるMx:My:Mzの値(表4)を用い、Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mzより、ファクターFx、Fy、Fzを求めると、Fx=1.60、Fy=0.60、Fz=1.50となる。このとき、Fy<Fz<Fxより、Fyは0に置換される。
該ファクターの値と、目標組成を用いてSmの組成x:y:zを求めた。
=35×Fx/(35×Fx+35×Fy+30×Fz)
=35×1.60/(35×1.60+35×0+30×1.50)=55.4モル%。
=35×Fy/(35×Fx+35×Fy+30×Fz)
=35×0/(35×1.60+35×0+30×1.50)=0モル%。
=30×Fz/(35×Fx+35×Fy+30×Fz)
=30×1.50/(35×1.60+35×0+30×1.50)=44.6モル%。
In the same manner as in Reference Example 1, the content ratio of the structural unit in the polymer produced in each reaction time zone was determined. The result is shown in FIG.
As shown in the results of FIG. 5, the polymer composition ratio (Px: Py: Pz) is the closest to the target composition 35:35:30, which was generated 3 to 4 hours after the start of dropping. It was a polymer, and Px: Py: Pz = 37.36: 32.61: 28.95.
Using this value and the value of Mx: My: Mz after 3 hours from the start of dropping (Table 4), Fx = Px / Mx, Fy = Py / My, Fz = Pz / Mz, factor Fx , Fy, and Fz are obtained as Fx = 1.60, Fy = 0.60, and Fz = 1.50. At this time, Fy is replaced with 0 from Fy <Fz <Fx.
The Sm composition x 0 : y 0 : z 0 was determined using the factor value and the target composition.
x 0 = 35 × Fx / (35 × Fx + 35 × Fy + 30 × Fz)
= 35 x 1.60 / (35 x 1.60 + 35 x 0 + 30 x 1.50) = 55.4 mol%.
y 0 = 35 × Fy / (35 × Fx + 35 × Fy + 30 × Fz)
= 35 x 0 / (35 x 1.60 + 35 x 0 + 30 x 1.50) = 0 mol%.
z 0 = 30 × Fz / (35 × Fx + 35 × Fy + 30 × Fz)
= 30 x 1.50 / (35 x 1.60 + 35 x 0 + 30 x 1.50) = 44.6 mol%.

<実施例3>
本例では、S1を滴下する主工程の後に、S2を滴下する後工程を設けた。
参考例2で求めたSmの組成をS2の組成として用いた。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例2と同じである。S1の単量体組成は目標組成と同じとした。
窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを31.7部とPGMEA31.7部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、下記のS1の全量を滴下漏斗より4時間かけてフラスコ内に滴下した後、直ちに下記S2のうちの80質量%を1時間かけて滴下した後、残りの20質量%を1時間かけて滴下しさらに80℃の温度を1時間保持した。S1の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
本例において、S2が含有する単量体の合計量は全単量体供給量の2.71質量%である。
<Example 3>
In this example, a post-process for dropping S2 was provided after the main process for dropping S1.
The composition of Sm obtained in Reference Example 2 was used as the composition of S2. The type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 2. The monomer composition of S1 was the same as the target composition.
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 31.7 parts of ethyl lactate and 31.7 parts of PGMEA were placed under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Then, after dripping the whole amount of the following S1 into the flask over 4 hours from the dropping funnel, immediately dropping 80% by mass of the following S2 over 1 hour, and then adding the remaining 20% by mass over 1 hour. It was dropped and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 1 hour. Seven hours after the start of dropping of the S1 solution, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
In this example, the total amount of monomers contained in S2 is 2.71% by mass of the total monomer supply amount.

(S1)
単量体m−4を20.83部(35モル%)、
単量体m−5を30.38部(35モル%)、
単量体m−3を24.78部(30モル%)、
乳酸エチルを40.4部、
PGMEAを40.4部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを4.508部(S1における単量体の合計量に対して5.6モル%)。
(S2)
単量体m−4を1.00部(55.4モル%)、
単量体m−3を1.12部(44.6モル%)、
乳酸エチルを16.6部、
PGMEAを16.6部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.137部(S2における単量体の合計量に対して5.6モル%)。
(S1)
20.83 parts (35 mol%) of monomer m-4,
30.38 parts (35 mol%) of monomer m-5,
24.78 parts (30 mol%) of monomer m-3,
40.4 parts ethyl lactate,
40.4 parts PGMEA,
4.508 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (5.6 mol% based on the total amount of monomers in S1).
(S2)
1.00 parts (55.4 mol%) of monomer m-4,
1.12 parts (44.6 mol%) of monomer m-3,
16.6 parts of ethyl lactate,
16.6 parts PGMEA,
0.137 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (5.6 mol% based on the total amount of monomers in S2).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図6に示す。
図5と図6の結果を比べると、参考例2(図5)では、主工程の終了(滴下液の終了)時である反応時間4時間から保持工程の終了時である反応時間7時間の間に生成された重合体は、重合体組成比と目標組成との差が経時的に大きくなっている。
これに対して、主工程の終了(S1の滴下終了)後に、S2を合計2時間供給する後工程を設けた実施例3(図6)では、主工程の終了(反応時間4時間)後も、重合体組成比が目標組成と非常に近い値を示し、反応時間による組成比のばらつきが改善された。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Comparing the results of FIG. 5 and FIG. 6, in Reference Example 2 (FIG. 5), the reaction time of 4 hours at the end of the main process (end of the dropping liquid) to the reaction time of 7 hours at the end of the holding process is increased. In the polymer produced in the meantime, the difference between the polymer composition ratio and the target composition increases with time.
On the other hand, in Example 3 (FIG. 6) in which a post-process for supplying S2 for a total of 2 hours after the end of the main process (end of dropping S1) was provided, after the end of the main process (reaction time 4 hours) The composition ratio of the polymer was very close to the target composition, and the variation in the composition ratio due to the reaction time was improved.

[重合体の精製]
実施例1の重合体の精製工程において使用した、メタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)および(メタノール/水=90/10容量比)を、それぞれメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=85/15容量比)および(メタノール/水=95/5容量比)に変更したほかは、実施例1と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P3を得た。重合体P3のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表7に示す。
[レジスト組成物の製造]
実施例1と同様にして、重合体P3を含有するレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表7に示す。
[Purification of polymer]
The mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 80/20 volume ratio) and (methanol / water = 90/10 volume ratio) used in the purification process of the polymer of Example 1 were mixed with methanol and water, respectively. The polymerization reaction in the flask after 7 hours of reaction time was carried out in the same manner as in Example 1 except that the solvent (methanol / water = 85/15 volume ratio) and (methanol / water = 95/5 volume ratio) were changed. From the solution, a polymer P3 was obtained. Table 7 shows the results of Mw, Mw / Mn, and solubility evaluation of the polymer P3.
[Production of resist composition]
In the same manner as in Example 1, a resist composition containing the polymer P3 was prepared, and the sensitivity was evaluated. The results are shown in Table 7.

<実施例4>
本例では、予めS1を反応器内に供給し、S2および重合開始剤溶液を滴下する主工程の後に、S3を滴下する後工程を設けた。
参考例2で求めたSmの組成をS3の組成として用いた。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例2と同じである。S1の単量体組成は上述のファクターを用いた方法で設計した第1の組成と同じとし、S2の単量体組成は目標組成と同じとした。
[S1の第1の組成の設計]
参考例2で求めたファクターの値(Fx=1.60、Fy=0.60、Fz=1.50)と、目標組成を用いて第1の組成を求め、これをS1の単量体組成とした。
00=35/Fx=35/1.60=約21.8モル%。
00=35/Fy=35/0.60=約58.2モル%。
00=30/Fz=30/1.50=約20.0モル%。
窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、下記のS1を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、別個の滴下漏斗より下記のS2と重合開始剤溶液の供給を同時に開始し、S2を4時間かけて、重合開始剤溶液を20分かけてフラスコ内に滴下した。さらにS2の供給終了直後より、下記S3のうちの80質量%を1時間かけて滴下した後、残りの20質量%を1時間かけて滴下し、さらに80℃の温度を1時間保持した。S2の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
本例において、S3が含有する単量体の合計量は全単量体供給量の2.68質量%である。
<Example 4>
In this example, S1 was supplied into the reactor in advance, and a post-process for dropping S3 was provided after the main process for dropping S2 and the polymerization initiator solution.
The composition of Sm obtained in Reference Example 2 was used as the composition of S3. The type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 2. The monomer composition of S1 was the same as the first composition designed by the method using the above factors, and the monomer composition of S2 was the same as the target composition.
[Design of first composition of S1]
The first composition was determined using the factor values determined in Reference Example 2 (Fx = 1.60, Fy = 0.60, Fz = 1.50) and the target composition, and this was determined as the monomer composition of S1. It was.
x 00 = 35 / Fx = 35 / 1.60 = about 21.8 mole%.
y 00 = 35 / Fy = 35 / 0.60 = about 58.2 mole%.
z 00 = 30 / Fz = 30 / 1.50 = about 20.0 mol%.
The following S1 was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, two dropping funnels, and a thermometer under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Then, the following S2 and the polymerization initiator solution were simultaneously fed from separate dropping funnels, and S2 was dropped into the flask over 4 hours and the polymerization initiator solution over 20 minutes. Further, 80% by mass of S3 below was dropped over 1 hour immediately after the supply of S2, and then the remaining 20% by mass was dropped over 1 hour, and the temperature of 80 ° C. was maintained for 1 hour. Seven hours after the start of dropping of the solution of S2, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
In this example, the total amount of monomers contained in S3 is 2.68% by mass of the total monomer supply amount.

(S1)
単量体m−4を2.60部(21.8モル%)、
単量体m−5を10.13部(58.2モル%)、
単量体m−3を3.30部(20.0モル%)、
乳酸エチルを46.5部、
PGMEAを46.5部。
(S2)
単量体m−4を16.66部(35モル%)、
単量体m−5を24.30部(35モル%)、
単量体m−3を24.00部(30モル%)、
乳酸エチルを26.9部、
PGMEAを33.4部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを1.450部(S1およびS2における単量体の合計量に対して1.8モル%)。
(重合開始剤溶液)
乳酸エチルを6.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを2.174部(S1およびS2における単量体の合計量に対して2.7モル%)。
(S3)
単量体m−4を1.00部(55.4モル%)、
単量体m−3を1.12部(44.6モル%)、
乳酸エチルを12.2部、
PGMEAを12.2部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.110部(S3における単量体の合計量に対して4.5モル%)。
(S1)
2.60 parts (21.8 mol%) of monomer m-4,
10.13 parts (58.2 mol%) of monomer m-5,
3.30 parts (20.0 mol%) of monomer m-3,
46.5 parts ethyl lactate,
46.5 parts PGMEA.
(S2)
16.66 parts (35 mol%) of monomer m-4,
24.30 parts (35 mol%) of monomer m-5,
24.00 parts (30 mol%) of monomer m-3,
26.9 parts of ethyl lactate,
33.4 parts PGMEA,
1.450 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (1.8 mol% relative to the total amount of monomers in S1 and S2).
(Polymerization initiator solution)
6.5 parts ethyl lactate,
2.174 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.7 mol% based on the total amount of monomers in S1 and S2).
(S3)
1.00 parts (55.4 mol%) of monomer m-4,
1.12 parts (44.6 mol%) of monomer m-3,
12.2 parts ethyl lactate,
12.2 parts of PGMEA,
0.110 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (4.5 mol% based on the total amount of monomers in S3).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図7に示す。
参考例2(図5)と比べて実施例4(図7)は、主工程の終了(S2の滴下終了)後に、S3を合計2時間供給する後工程を設けたことにより、主工程の終了(反応時間4時間)後も、重合体組成比が目標組成と非常に近い値を示し、反応時間による組成比のばらつきが改善された。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Compared to Reference Example 2 (FIG. 5), Example 4 (FIG. 7) is the end of the main process by providing a post-process for supplying S3 for a total of 2 hours after the end of the main process (end of dropping S2). Even after (reaction time 4 hours), the polymer composition ratio showed a value very close to the target composition, and the variation in composition ratio due to the reaction time was improved.

[重合体の精製]
実施例3と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P4を得た。重合体P4のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表7に示す。
[レジスト組成物の製造]
実施例1と同様にして、重合体P4を含有するレジスト組成物を調製し、感度を評価した。結果を表7に示す。
[Purification of polymer]
In the same manner as in Example 3, polymer P4 was obtained from the polymerization reaction solution in the flask after 7 hours of reaction time. Table 7 shows the results of Mw, Mw / Mn and solubility evaluation of the polymer P4.
[Production of resist composition]
In the same manner as in Example 1, a resist composition containing the polymer P4 was prepared, and the sensitivity was evaluated. The results are shown in Table 7.

<参考例3:後工程で用いられる溶液Smの組成の設計>
本例は、前記式(m−1)下記式(m−6)、(m−7)、で表される単量体m−1、m−6、m−7を重合して、目標組成がm−1:m−6:m−7=25:25:50(モル%)、重量平均分子量の目標値が10,000の重合体を製造する場合の、Smの組成を求めた例である。
重合開始剤は参考例1と同じジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを用い、重合温度は80℃とした。
<Reference example 3: Design of composition of solution Sm used in post-process>
This example polymerizes monomers m-1, m-6, and m-7 represented by the above formula (m-1) and the following formulas (m-6) and (m-7) to obtain a target composition. M-1: m-6: m-7 = 25: 25: 50 (mol%), in the case of producing a polymer having a weight average molecular weight target value of 10,000. is there.
The same dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate as in Reference Example 1 was used as the polymerization initiator, and the polymerization temperature was 80 ° C.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGME129.1部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、下記の単量体混合物、溶媒、および重合開始剤を含む滴下溶液を滴下漏斗より4時間かけて一定の滴下速度でフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。滴下溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
単量体m−1を25.95部(25モル%)、
単量体m−6を26.87部(25モル%)、
単量体m−7を39.65部(50モル%)、
乳酸エチルを92.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを9.130部(単量体の全供給量に対して6.5モル%)。
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 129.1 parts of PGME was placed under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, a dropping solution containing the following monomer mixture, solvent, and polymerization initiator was dropped from the dropping funnel into the flask at a constant dropping rate over 4 hours, and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 3 hours. Seven hours after the start of dropping of the dropping solution, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
25.95 parts (25 mol%) of monomer m-1;
26.87 parts (25 mol%) of monomer m-6,
39.65 parts (50 mol%) of monomer m-7,
92.5 parts ethyl lactate,
9.130 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (6.5 mol% based on the total amount of monomers supplied).

上記滴下溶液の滴下開始から3,4,5,6,7時間後に、それぞれフラスコ内の重合反応溶液を0.5gサンプリングし、単量体m−1、m−6、m−7の定量をそれぞれ行った。これにより各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体の質量がわかる。その結果、例えば滴下開始から3時間後と4時間後の結果は表5の通りであった。   After 3, 4, 5, 6, and 7 hours from the start of the dropping of the dropping solution, 0.5 g of the polymerization reaction solution in the flask was sampled to determine the amounts of the monomers m-1, m-6, and m-7. Each went. Thereby, the mass of each monomer remaining in the flask at the time of each sampling is known. As a result, for example, the results after 3 hours and 4 hours after the start of dropping were as shown in Table 5.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

次いで、各単量体の分子量を用いて、各サンプリング時においてフラスコ内に残存している各単量体のモル分率(Mx:My:Mzに該当する。)に換算した。
その結果、例えば滴下開始から3時間後と4時間後の結果は表6の通りであった。
Next, the molecular weight of each monomer was used to convert the molar fraction of each monomer remaining in the flask at each sampling time (corresponding to Mx: My: Mz).
As a result, for example, the results after 3 hours and 4 hours after the start of dropping were as shown in Table 6.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

参考例1と同様にして、各反応時間帯に生成された重合体における構成単位の含有比率(重合体組成)を求めた。その結果を図8に示す。
図8の結果に示されるように、重合体組成比(Px:Py:Pz)が、目標組成である25:25:50に最も近いのは、滴下開始から3時間後〜4時間後に生成した重合体であり、Px:Py:Pz=24.32:23.54:46.86であった。
この値と、滴下開始からの経過時間が3時間後におけるMx:My:Mzの値(表6)を用い、Fx=Px/Mx、Fy=Py/My、Fz=Pz/Mzより、ファクターFx、Fy、Fzを求めると、Fx=1.30、Fy=0.90、Fz=0.85となる。このとき、Fz<Fy<Fxより、Fzは0に置換される。
該ファクターの値と、目標組成を用いてSmの組成x:y:zを求めた。
=25×Fx/(25×Fx+25×Fy+50×Fz)
=25×1.30/(25×1.30+25×0.90+50×0)=59.1モル%。
=25×Fy/(25×Fx+25×Fy+50×Fz)
=25×0.90/(25×1.30+25×0.90+50×0)=40.9モル%。
=50×Fz/(25×Fx+25×Fy+50×Fz)
=50×0/(25×1.30+25×0.90+50×0)=0モル%。
In the same manner as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition) of the constituent units in the polymer produced in each reaction time zone was determined. The result is shown in FIG.
As shown in the results of FIG. 8, the polymer composition ratio (Px: Py: Pz) is the closest to the target composition 25:25:50, which was generated 3 to 4 hours after the start of dropping. The polymer was Px: Py: Pz = 24.32: 23.54: 46.86.
Using this value and the value of Mx: My: Mz (Table 6) after 3 hours from the start of dropping, Fx = Px / Mx, Fy = Py / My, Fz = Pz / Mz, and factor Fx , Fy, and Fz are obtained as Fx = 1.30, Fy = 0.90, and Fz = 0.85. At this time, Fz is replaced with 0 from Fz <Fy <Fx.
The Sm composition x 0 : y 0 : z 0 was determined using the factor value and the target composition.
x 0 = 25 × Fx / (25 × Fx + 25 × Fy + 50 × Fz)
= 25 x 1.30 / (25 x 1.30 + 25 x 0.90 + 50 x 0) = 59.1 mol%.
y 0 = 25 × Fy / (25 × Fx + 25 × Fy + 50 × Fz)
= 25 x 0.90 / (25 x 1.30 + 25 x 0.90 + 50 x 0) = 40.9 mol%.
z 0 = 50 × Fz / (25 × Fx + 25 × Fy + 50 × Fz)
= 50 x 0 / (25 x 1.30 + 25 x 0.90 + 50 x 0) = 0 mol%.

<実施例5>
本例では、S1を滴下する主工程の後に、S2を滴下する後工程を設けた。
参考例3で求めたSmの組成をS2の組成として用いた。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例3と同じである。S1の単量体組成は目標組成と同じとした。
窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGME123.3部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、下記のS1の全量を滴下漏斗より4時間かけてフラスコ内に滴下した後、直ちに下記S2のうちの80質量%を1時間かけて滴下した後、残りの20質量%を1時間かけて滴下しさらに80℃の温度を1時間保持した。S1の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
本例において、S2が含有する単量体の合計量は全単量体供給量の2.10質量%である。
<Example 5>
In this example, a post-process for dropping S2 was provided after the main process for dropping S1.
The composition of Sm obtained in Reference Example 3 was used as the composition of S2. The type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 3. The monomer composition of S1 was the same as the target composition.
A flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer was charged with 123.3 parts of PGME under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Then, after dripping the whole amount of the following S1 into the flask over 4 hours from the dropping funnel, immediately dropping 80% by mass of the following S2 over 1 hour, and then adding the remaining 20% by mass over 1 hour. It was dropped and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 1 hour. Seven hours after the start of dropping of the S1 solution, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
In this example, the total amount of monomers contained in S2 is 2.10% by mass of the total monomer supply amount.

(S1)
単量体m−1を25.95部(25モル%)、
単量体m−6を26.87部(25モル%)、
単量体m−7を39.65部(50モル%)、
PGMEを59.3部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを9.832部(S1における単量体の合計量に対して7モル%)。
(S2)
単量体m−1を1.25部(59.1モル%)、
単量体m−6を0.73部(40.9モル%)、
PGMEを37.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.162部(S2における単量体の合計量に対して7.0モル%)。
(S1)
25.95 parts (25 mol%) of monomer m-1;
26.87 parts (25 mol%) of monomer m-6,
39.65 parts (50 mol%) of monomer m-7,
59.3 parts of PGME,
9.832 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (7 mol% based on the total amount of monomers in S1).
(S2)
1.25 parts (59.1 mol%) of monomer m-1;
0.73 part (40.9 mol%) of monomer m-6,
37.5 parts PGME,
0.162 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (7.0 mol% based on the total amount of monomers in S2).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図9に示す。
図8と図9の結果を比べると、参考例3(図8)では、主工程の終了(滴下液の終了)時である反応時間4時間から保持工程の終了時である反応時間7時間の間に生成された重合体は、重合体組成比と目標組成との差が経時的に大きくなっている。
これに対して、主工程の終了(S1の滴下終了)後に、S2を合計2時間供給する後工程を設けた実施例5(図9)では、主工程の終了(反応時間4時間)後も、重合体組成比が目標組成と非常に近い値を示し、反応時間による組成比のばらつきが改善された。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Comparing the results of FIG. 8 and FIG. 9, in Reference Example 3 (FIG. 8), the reaction time from 4 hours at the end of the main process (end of the dropping liquid) to the reaction time of 7 hours at the end of the holding process is increased. In the polymer produced in the meantime, the difference between the polymer composition ratio and the target composition increases with time.
On the other hand, in Example 5 (FIG. 9) in which a post-process for supplying S2 for a total of 2 hours after the end of the main process (end of dropping S1) was provided, after the end of the main process (reaction time 4 hours) The composition ratio of the polymer was very close to the target composition, and the variation in the composition ratio due to the reaction time was improved.

[重合体の精製]
実施例1の重合体の精製工程において使用した、メタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)および(メタノール/水=90/10容量比)を、いずれもジイソプロピルエーテルに変更したほかは、実施例1と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P5を得た。重合体P5のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表8に示す。
[Purification of polymer]
The mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 80/20 volume ratio) and (methanol / water = 90/10 volume ratio) used in the purification process of the polymer of Example 1 were both changed to diisopropyl ether. In the same manner as in Example 1, a polymer P5 was obtained from the polymerization reaction solution in the flask after a reaction time of 7 hours had elapsed. Table 8 shows the results of Mw, Mw / Mn, and solubility evaluation of the polymer P5.

<実施例6>
本例では、予めS1を反応器内に供給し、S2および重合開始剤溶液を滴下する主工程の後に、S3を滴下する後工程を設けた。
参考例3で求めたSmの組成をS3の組成として用いた。使用する単量体の種類、重合開始剤の種類、重合温度、重合体の目標組成、および重量平均分子量の目標値は参考例3と同じである。S1の単量体組成は上述のファクターを用いた方法で設計した第1の組成と同じとし、S2の単量体組成は目標組成と同じとした。
[S1の第1の組成の設計]
参考例3で求めたファクターの値(Fx=1.30、Fy=0.90、Fz=0.85)と、目標組成を用いて第1の組成を求め、これをS1の単量体組成とした。
00=25/Fx=25/1.30=19.2モル%。
00=25/Fy=25/0.90=27.8モル%。
00=50/Fz=50/0.85=58.8モル%。
窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗2個、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、下記のS1を入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、別個の滴下漏斗より下記のS2と重合開始剤の供給を同時に開始し、S2を4時間かけて、重合開始剤を20分かけてフラスコ内に滴下した。さらにS2の供給終了直後より、下記S3のうちの80質量%を1時間かけて滴下した後、残りの20質量%を1時間かけて滴下しさらに80℃の温度を1時間保持した。S2の溶液の滴下開始から7時間後に、室温まで冷却して反応を停止させた。
本例において、S3が含有する単量体の合計量は全単量体供給量の1.99質量%である。
<Example 6>
In this example, S1 was supplied into the reactor in advance, and a post-process for dropping S3 was provided after the main process for dropping S2 and the polymerization initiator solution.
The composition of Sm obtained in Reference Example 3 was used as the composition of S3. The type of monomer used, the type of polymerization initiator, the polymerization temperature, the target composition of the polymer, and the target value of the weight average molecular weight are the same as in Reference Example 3. The monomer composition of S1 was the same as the first composition designed by the method using the above factors, and the monomer composition of S2 was the same as the target composition.
[Design of first composition of S1]
The first composition was determined using the factor values (Fx = 1.30, Fy = 0.90, Fz = 0.85) determined in Reference Example 3 and the target composition, and this was determined as the monomer composition of S1. It was.
x 00 = 25 / Fx = 25 / 1.30 = 19.2 mole%.
y 00 = 25 / Fy = 25 / 0.90 = 27.8 mole%.
z 00 = 50 / Fz = 50 / 0.85 = 58.8 mole%.
The following S1 was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, two dropping funnels, and a thermometer under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Then, supply of the following S2 and a polymerization initiator was started simultaneously from a separate dropping funnel, and S2 was dripped in a flask over 20 hours over 20 minutes. Further, immediately after the supply of S2, 80% by mass of S3 below was dropped over 1 hour, and then the remaining 20% by mass was dropped over 1 hour, and the temperature of 80 ° C. was maintained for 1 hour. Seven hours after the start of dropping of the solution of S2, the reaction was stopped by cooling to room temperature.
In this example, the total amount of monomers contained in S3 is 1.99% by mass of the total monomer supply amount.

(S1)
単量体m−1を2.00部(18.2モル%)、
単量体m−6を2.99部(26.2モル%)、
単量体m−7を4.74部(55.6モル%)、
PGMEを139.0部。
(S2)
単量体m−1を23.36部(25モル%)、
単量体m−6を24.19部(25モル%)、
単量体m−7を39.57部(50モル%)、
PGMEを44.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを2.815部(S1およびS2における単量体の合計量に対して2.0モル%)。
(重合開始剤溶液)
乳酸エチルを5.2部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを4.223部(S1およびS2における単量体の合計量に対して3.0モル%)。
(S3)
単量体m−1を1.25部(59.1モル%)、
単量体m−6を0.73部(40.9モル%)、
乳酸エチルを37.5部、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートを0.132部(S3における単量体の合計量に対して5.0モル%)。
(S1)
2.00 parts (18.2 mol%) of monomer m-1
2.99 parts (26.2 mol%) of monomer m-6,
4.74 parts (55.6 mol%) of monomer m-7,
139.0 parts of PGME.
(S2)
23.36 parts (25 mol%) of monomer m-1
24.19 parts (25 mol%) of monomer m-6,
39.57 parts (50 mol%) of monomer m-7,
44.5 parts PGME,
2.815 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (2.0 mol% based on the total amount of monomers in S1 and S2).
(Polymerization initiator solution)
5.2 parts ethyl lactate,
4.223 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (3.0 mol% based on the total amount of monomers in S1 and S2).
(S3)
1.25 parts (59.1 mol%) of monomer m-1;
0.73 part (40.9 mol%) of monomer m-6,
37.5 parts ethyl lactate,
0.132 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (5.0 mol% based on the total amount of monomers in S3).

参考例1と同様の手順で、各反応時間に生成した重合体における構成単位の含有比率(重合体組成比)を求めた。その結果を図10に示す。
参考例3(図8)と比べて実施例6(図10)は、主工程の終了(S2の滴下終了)後に、S3を合計2時間供給する後工程を設けたことにより、主工程の終了(反応時間4時間)後も、重合体組成比が目標組成と非常に近い値を示し、反応時間による組成比のばらつきが改善された。
In the same procedure as in Reference Example 1, the content ratio (polymer composition ratio) of the constituent units in the polymer produced during each reaction time was determined. The result is shown in FIG.
Compared to Reference Example 3 (FIG. 8), Example 6 (FIG. 10) is the end of the main process by providing a post-process for supplying S3 for a total of 2 hours after the end of the main process (end of dropping S2). Even after (reaction time 4 hours), the polymer composition ratio showed a value very close to the target composition, and the variation in composition ratio due to reaction time was improved.

[重合体の精製]
実施例5と同様にして、反応時間7時間が経過したフラスコ内の重合反応溶液から、重合体P6を得た。重合体P6のMw、Mw/Mn、溶解性評価の結果を表8に示す。
[Purification of polymer]
In the same manner as in Example 5, polymer P6 was obtained from the polymerization reaction solution in the flask after 7 hours of reaction time. Table 8 shows the results of Mw, Mw / Mn, and solubility evaluation of the polymer P6.

<比較例2〜4>
参考例1〜3において、反応時間7時間が経過した後に、室温まで冷却して反応を停止させて得られるフラスコ内の重合反応溶液を用い、実施例1の重合体の精製工程と同様にして比較重合体をそれぞれ得た。得られた比較重合体について、実施例1と同様にしてMw、Mw/Mnを求め、溶解性評価を行った。比較例2,3の結果を表7に示し、比較例4の結果を表8に示す。
また、比較例2、3においては、得られた比較重合体を用い、実施例1と同様にしてレジスト組成物を調製し、感度を評価した。その結果を表7に示す。
<Comparative Examples 2-4>
In Reference Examples 1 to 3, after the reaction time of 7 hours had elapsed, the polymerization reaction solution in the flask obtained by cooling to room temperature and stopping the reaction was used, in the same manner as in the polymer purification step of Example 1. Comparative polymers were obtained respectively. About the obtained comparative polymer, it carried out similarly to Example 1, calculated | required Mw and Mw / Mn, and performed solubility evaluation. The results of Comparative Examples 2 and 3 are shown in Table 7, and the results of Comparative Example 4 are shown in Table 8.
In Comparative Examples 2 and 3, using the obtained comparative polymer, a resist composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the sensitivity was evaluated. The results are shown in Table 7.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

表7の結果より、実施例1、2で得た重合体は、比較例1(後工程で滴下するSmに含まれる単量体合計量:15.67質量%)、比較例2(後工程で滴下するSmに含まれる単量体合計量:0質量%)で得た重合体と比べて、溶解性が顕著に向上し、レジスト組成物にしたときの感度が向上した。また、後工程で滴下される溶液Smが含有する単量体の合計量が適切に制御されなかった比較例1においては、実施例1に比べて溶解性が顕著に低下した。
実施例3、4で得た重合体は、比較例3(後工程で滴下するSmに含まれる単量体合計量:0質量%)で得た重合体と比べて、溶解性が顕著に向上し、レジスト組成物にしたときの感度が向上した。
From the results of Table 7, the polymers obtained in Examples 1 and 2 are Comparative Example 1 (total amount of monomers contained in Sm dropped in the post-process: 15.67% by mass), Comparative Example 2 (post-process). Compared with the polymer obtained with the total amount of monomers contained in Sm dropped at 0% by mass), the solubility was remarkably improved, and the sensitivity when a resist composition was obtained was improved. Further, in Comparative Example 1 in which the total amount of monomers contained in the solution Sm dropped in the subsequent step was not appropriately controlled, the solubility was significantly reduced as compared with Example 1.
The polymers obtained in Examples 3 and 4 have significantly improved solubility as compared with the polymer obtained in Comparative Example 3 (total amount of monomers contained in Sm dropped in the subsequent step: 0% by mass). In addition, the sensitivity when using a resist composition was improved.

Figure 0005771942
Figure 0005771942

表8の結果より、実施例5、6で得た重合体は、比較例4(後工程で滴下するSmに含まれる単量体合計量:0質量%)で得た重合体とそれぞれ比べて、溶解性が顕著に向上した。   From the results of Table 8, the polymers obtained in Examples 5 and 6 are respectively compared with the polymers obtained in Comparative Example 4 (total amount of monomers contained in Sm dropped in the subsequent step: 0% by mass). The solubility was significantly improved.

Claims (3)

反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、該反応器内で2種以上の単量体α〜α(ただし、nは2以上の整数を表す。)を重合して、構成単位α’〜α’(ただし、α’〜α’は単量体α〜αからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる重合体(P)を得る重合工程を有するリソグラフィー用重合体の製造方法であって、
単量体を含有し単量体の組成が互いに異なる複数の溶液S1〜Sm(mは2または3)を用い、
前記重合工程が、溶液S1〜S(m−1)をそれぞれ反応器内へ供給する主工程と、該主工程が終了した後に溶液Smを反応器内に供給する後工程とを有し、
前記m=2のとき、前記主工程における溶液S1の単量体組成が目標組成と同じであり、
前記m=3のとき、前記主工程における溶液S1の単量体組成(単位:モル%)をα11:α12:…:α1nで表わし、下記(1)〜(3)の手順で求められるファクターをF、F、…Fで表わすと、α11=α’/F、α12=α’/F、…α1n=α’/Fであり、溶液S2の単量体組成が目標組成と同じであり、
前記溶液Smに含まれる単量体の合計量が全単量体供給量の0.1〜10質量%であり、該溶液Smは、単量体α〜αのうち、最も共重合反応速度が遅い単量体を含まず、
前記後工程において、前記重合体(P)における構成単位α’〜α’の含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’:α’:…:α’であるとき、前記溶液Smが含有する単量体の組成(単位:モル%)をαm1:αm2:…:αmnで表わし、下記(1)〜(3)の手順で求められるファクターをF、F、…F(ただし、F1〜Fのうち最も小さいものは0に置換する。)で表わすと、αm1=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)、αm2=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)、…αmn=α’×F/(α’×F+α’×F+…+α’×F)である、リソグラフィー用重合体の製造方法。
(1)まず単量体組成が目標組成α’:α’:…:α’と同じである単量体混合物100質量部と重合開始剤と溶媒を含有する滴下溶液を、溶媒のみを入れた反応器内に一定の滴下速度で滴下し、滴下開始からの経過時間がt、t、t…のときに、それぞれ反応器内に残存している単量体α〜αの組成(単位:モル%)M:M:…:Mと、tからtまでの間、tからtまでの間、…にそれぞれ生成した重合体における構成単位α’〜α’の比率(単位:モル%)P:P:…:Pを求める。
(2)前記P:P:…:Pが、目標組成α’:α’:…:α’に最も近い時間帯「tからtr+1までの間(rは1以上の整数。)」を見つける。
(3)該「tからtr+1までの間」におけるP:P:…:Pの値と、経過時間tにおけるM:M:…:Mの値とから、下記式により、ファクターF、F、…Fを求める。F=P/M、F=P/M、…F=P/M
While dropping a monomer and a polymerization initiator in the reactor, two or more monomers α 1 to α n (where n represents an integer of 2 or more) are polymerized in the reactor. And a polymerization step for obtaining a polymer (P) comprising the structural units α ′ 1 to α ′ n (where α ′ 1 to α ′ n represent structural units derived from the monomers α 1 to α n , respectively). A method for producing a lithographic polymer comprising:
Using a plurality of solutions S1 to Sm (m is 2 or 3) containing monomers and having different monomer compositions,
The polymerization step includes a main step of supplying the solutions S1 to S (m-1) into the reactor, respectively, and a post-step of supplying the solution Sm into the reactor after the main step is completed.
When m = 2, the monomer composition of the solution S1 in the main process is the same as the target composition,
Wherein when m = 3, the main monomer composition (unit: mol%) of the solution S1 in the step of α 11: α 12: ...: α expressed in 1n, determined by the following procedure (1) - (3) F 1 , F 2 ,... F n , α 11 = α ′ 1 / F 1 , α 12 = α ′ 2 / F 2 ,... Α 1n = α ′ n / F n , solution The monomer composition of S2 is the same as the target composition;
The total amount of monomers contained in the solution Sm is 0.1 to 10% by mass of the total monomer supply amount, and the solution Sm is the most copolymerization reaction among the monomers α 1 to α n. Does not contain slow monomers,
In the subsequent step, the target composition (unit: mol%) representing the content ratio of the structural units α ′ 1 to α ′ n in the polymer (P) is α ′ 1 : α ′ 2 :...: Α ′ n The composition (unit: mol%) of the monomer contained in the solution Sm is represented by α m1 : α m2 :...: Α mn , and the factor obtained by the following procedures (1) to (3) is F 1. , F 2 ,... F n ( where the smallest of F 1 to F n is replaced with 0), α m1 = α ′ 1 × F 1 / (α ′ 1 × F 1 + α ′) 2 × F 2 +... + Α ′ n × F n ), α m2 = α ′ 2 × F 2 / (α ′ 1 × F 1 + α ′ 2 × F 2 +... + Α ′ n × F n ) ,. = α 'n × F n / (α' 1 × F 1 + α '2 × F 2 + ... + α' n × F n) is a method for producing a lithographic polymer.
(1) First monomer composition target composition α '1: α' 2: ...: α ' dropping a solution containing the monomer mixture 100 parts by weight of the same as the polymerization initiator solvent is n, a solvent alone Are added at a constant dropping rate, and when the elapsed time from the start of dropping is t 1 , t 2 , t 3 ..., The monomers α 1 to. Composition of α n (unit: mol%) M 1 : M 2 :...: M n and a structural unit in the polymer formed between t 1 and t 2 , between t 2 and t 3 ,. The ratio of α ′ 1 to α ′ n (unit: mol%) P 1 : P 2 :...: P n is determined.
(2) the P 1: P 2: ...: P n is, target composition α '1: α' 2: ...: α ' between the closest time zone n from "t r until t r + 1 (r is 1 or more Find an integer.)
(3) P in the "during the period from t r to t r + 1" 1: P 2: ...: and the value of P n, M in the elapsed time t r 1: M 2: ... : from the value of M n, the following Factors F 1 , F 2 ,... F n are obtained from the equations. F 1 = P 1 / M 1 , F 2 = P 2 / M 2 ,... F n = P n / M n .
請求項1に記載のリソグラフィー用重合体の製造方法によりリソグラフィー用重合体を製造する工程と、得られたリソグラフィー用重合体、および活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を混合する工程を有するレジスト組成物の製造方法。 A step of producing a polymer for lithography by the method for producing a polymer for lithography according to claim 1 and a step of mixing the obtained polymer for lithography and a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. A method for producing a resist composition. 請求項に記載のレジスト組成物の製造方法によりレジスト組成物を製造する工程と、得られたレジスト組成物を、基板の被加工面上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に対して、露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像液を用いて現像する工程とを含む、パターンが形成された基板の製造方法。 A step of producing a resist composition by the method for producing a resist composition according to claim 2 , a step of applying the obtained resist composition onto a work surface of a substrate to form a resist film, and the resist The manufacturing method of the board | substrate with which the pattern was formed including the process of exposing with respect to a film | membrane, and the process of developing the exposed resist film using a developing solution.
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