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JP2006124716A - Method for producing copolymer for semiconductor lithography - Google Patents

Method for producing copolymer for semiconductor lithography Download PDF

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JP2006124716A
JP2006124716A JP2005334595A JP2005334595A JP2006124716A JP 2006124716 A JP2006124716 A JP 2006124716A JP 2005334595 A JP2005334595 A JP 2005334595A JP 2005334595 A JP2005334595 A JP 2005334595A JP 2006124716 A JP2006124716 A JP 2006124716A
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JP
Japan
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group
polymerization
copolymer
monomer
solution
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Pending
Application number
JP2005334595A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanori Yamagishi
孝則 山岸
Kazuhiko Mizuno
和彦 水野
Satoru Oikawa
知 及川
Ichiro Kato
一郎 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maruzen Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Maruzen Petrochemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Maruzen Petrochemical Co Ltd filed Critical Maruzen Petrochemical Co Ltd
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Abstract


【課題】半導体製造の微細なパターン形成に用いられるレジスト膜形成用組成物等の塗膜形成用組成物に好適に用いられる半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法の提供。
【解決手段】本発明は、少なくとも、酸によって分解してアルカリ現像液に可溶性になる構造を有する繰り返し単位(A)と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)とを有する半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法であり、該繰り返し単位を与えるエチレン性二重結合を有する2種類以上のモノマーを含む溶液を、加熱した溶媒中に滴下することによりラジカル重合させて半導体リソグラフィー用共重合体を製造するに際し、滴下する前のモノマーを含む溶液中に重合抑制成分として、重合禁止剤又は酸素を共存させ、この溶液を加熱した溶媒中に滴下してラジカル重合させる半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法に関する。
【選択図面】なし

The present invention provides a method for producing a copolymer for semiconductor lithography which is suitably used for a coating film forming composition such as a resist film forming composition used for forming a fine pattern in semiconductor manufacturing.
The present invention includes at least a repeating unit (A) having a structure that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkali developer, and a repeating unit (B) having a polar group for enhancing adhesion to a semiconductor substrate. And a method for producing a copolymer for semiconductor lithography, wherein a solution containing two or more types of monomers having an ethylenic double bond that gives the repeating unit is subjected to radical polymerization by dropping into a heated solvent. When producing a copolymer for semiconductor lithography, a semiconductor that is allowed to undergo radical polymerization by dropping a solution into a heated solvent in the presence of a polymerization inhibitor or oxygen as a polymerization inhibiting component in a solution containing the monomer before dropping. The present invention relates to a method for producing a copolymer for lithography.
[Selected drawing] None

Description

本発明は、半導体リソグラフィーにおいて使用されるレジストポリマー、反射防止膜ポリマー及び多層レジストの下層膜ポリマー等の塗膜形成用ポリマーとして好適な共重合体の製造方法に関し、特に、分子量10万以上の高分子量成分(ハイポリマー)を含まず、レジストパターンの欠陥(ディフェクト)の発生が極めて少ない共重合体を得ることが可能な半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a copolymer suitable as a film-forming polymer such as a resist polymer, an antireflection film polymer, and a multilayer film underlayer film polymer used in semiconductor lithography, and in particular, a high molecular weight of 100,000 or more. The present invention relates to a method for producing a copolymer for semiconductor lithography, which does not contain a molecular weight component (high polymer) and can obtain a copolymer with very few occurrences of defects (defects) in a resist pattern.

半導体の製造におけるリソグラフィーにおいては、集積度の増大に伴い、より微細なパターンの形成が求められている。パターンの微細化には露光光源の短波長化が不可欠であるが、現在ではフッ化クリプトン(KrF)エキシマレーザー(波長248nm)によるリソグラフィーが主流になりつつあり、フッ化アルゴン(ArF)エキシマレーザー光(波長193nm)による線幅線幅100nm以下のリソグラフィーも実用化されようとしている。更には、フッ素ダイマー(F2)エキシマレーザー光(波長157nm)、極紫外線(EUV)、X線、電子線等を用いた短波長の各種放射線リソグラフィー技術が開発段階にある。 In lithography in the manufacture of semiconductors, formation of finer patterns is required as the degree of integration increases. Shortening the wavelength of the exposure light source is indispensable for pattern miniaturization, but now lithography using krypton fluoride (KrF) excimer laser (wavelength 248 nm) is becoming the mainstream, and argon fluoride (ArF) excimer laser light Lithography with a line width of 100 nm or less with a wavelength of 193 nm is also being put into practical use. Furthermore, various radiation lithography techniques with short wavelengths using fluorine dimer (F 2 ) excimer laser light (wavelength 157 nm), extreme ultraviolet light (EUV), X-rays, electron beams, etc. are in the development stage.

これら半導体リソグラフィーにおいては、レジストポリマーに酸を作用させることにより、レジストポリマーのアルカリ現像液に対する溶解性が変化することを利用して、基板に転写するためのパターンを形成するレジスト膜や、該レジスト膜の上層若しくは下層等に種々の塗布膜が適用されている。例えば下層膜としては、基板からの反射光を抑えて微細なレジストパターンを正確に形成するための反射防止膜や、パターンが形成された基板に更にレジストパターンを形成する際に該基板表面を平坦化する目的でレジスト膜の下層に使用される平坦化膜、レジストパターンをドライエッチングにより転写するための多層レジストにおける下層膜等が挙げられる。   In these semiconductor lithography, a resist film that forms a pattern to be transferred to a substrate by utilizing the fact that the solubility of the resist polymer in an alkaline developer is changed by acting an acid on the resist polymer, and the resist Various coating films are applied to the upper layer or lower layer of the film. For example, as a lower layer film, an antireflection film for accurately forming a fine resist pattern by suppressing reflected light from the substrate, or flattening the substrate surface when further forming a resist pattern on the substrate on which the pattern is formed For example, a flattening film used as a lower layer of a resist film for the purpose of forming a resist film, a lower layer film in a multilayer resist for transferring a resist pattern by dry etching, and the like.

上記レジスト膜等の塗布膜は、それぞれの塗布膜の機能を有したリソグラフィー用共重合体とその他の添加剤を有機溶剤に溶解した塗布液を調製し、これをスピンコーティングなどの方法で基板に塗布した後、必要により加熱するなどして溶媒を除去して形成される。これらのリソグラフィー用共重合体には、レジスト膜や反射防止膜に求められる光学的性質、化学的性質、塗布性や基板或いは下層膜に対する密着性等の物理的性質に加え、微細なパターン形成を妨げる異物がないことなどの塗膜用共重合体としての基本的な性質が求められている。   For the coating film such as the resist film, a coating solution is prepared by dissolving a copolymer for lithography having the function of each coating film and other additives in an organic solvent, and this is applied to the substrate by a method such as spin coating. After the application, it is formed by removing the solvent by heating, if necessary. In addition to the physical properties such as optical properties, chemical properties, coatability and adhesion to the substrate or lower layer film required for resist films and antireflection films, these lithographic copolymers have fine pattern formation. There is a demand for basic properties as a copolymer for coating films, such as the absence of obstructing foreign substances.

レジスト膜に用いられるレジストポリマーとしては、酸の作用によってアルカリ現像液への溶解性が低下するネガ型と、酸の作用によってアルカリ現像液への溶解性が増大するポジ型とがある。ポジ型のレジストポリマーは、非極性置換基が酸によって分解してアルカリ現像液に可溶な極性基が発現する構造を有する繰り返し単位と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位を必須成分とし、必要に応じてレジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための極性若しくは非極性の置換基を有する繰り返し単位を含んで構成される。基板密着性を付与するための極性基を有する繰り返し単位としては、例えば、露光源としてKrFエキシマレーザーを用いる場合ではヒドロキシスチレン類が主に用いられており、ArFエキシマレーザーを用いる場合では、ヒドロキシスチレン類が波長193nmの光を吸収するため、極性基を有する(メタ)アクリレート類などが検討されている。   The resist polymer used for the resist film includes a negative type in which the solubility in an alkali developer is lowered by the action of an acid and a positive type in which the solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid. A positive resist polymer is a repeating unit having a structure in which a non-polar substituent is decomposed by an acid and a polar group soluble in an alkali developer is expressed, and a polar group for improving adhesion to a semiconductor substrate. The unit is an essential component, and includes a repeating unit having a polar or nonpolar substituent for adjusting the solubility in a resist solvent or an alkali developer as necessary. As the repeating unit having a polar group for imparting substrate adhesion, for example, hydroxystyrenes are mainly used when a KrF excimer laser is used as an exposure source, and hydroxystyrene is used when an ArF excimer laser is used. In order to absorb light having a wavelength of 193 nm, (meth) acrylates having a polar group have been studied.

このようなポジ型レジストポリマーとしては、KrF系では、例えば(メタ)アクリル
酸系モノマーとスチレン系モノマーを組み合わせた共重合体(例えば、特許文献1〜4等参照)やヒドロキシスチレンの一部をアセタールで保護したポリマー(例えば、特許文献5〜8等参照)などが知られており、ArF系では、例えば、ラクトン構造を有する(メタ)アクリル酸系モノマーの共重合体(例えば、特許文献9〜10等参照)などが知られている。
As such a positive resist polymer, in the KrF series, for example, a copolymer (for example, see Patent Documents 1 to 4) in which a (meth) acrylic acid monomer and a styrene monomer are combined or a part of hydroxystyrene is used. Polymers protected with acetal (for example, see Patent Documents 5 to 8, etc.) are known. In ArF series, for example, a copolymer of (meth) acrylic acid monomer having a lactone structure (for example, Patent Document 9). -10 etc.) are known.

反射防止膜に用いられるポリマーとしては、スチレン、スチレン誘導体、アントラセニルメチル(メタ)アクリレートなどの芳香核含有ビニル化合物と、アクリルアミド誘導体やヒドロキシル基、エポキシ基を含有したビニル化合物、必要に応じてアルキル(メタ)アクリレートなどを共重合させたポリマー(例えば、特許文献11〜14等参照)が知られている。又、平坦化膜に用いられるポリマーとしては、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)アクリレート等のモノマーとの共重合体等(例えば、特許文献15等参照)が知られている。   Examples of the polymer used for the antireflection film include aromatic compounds containing vinyl compounds such as styrene, styrene derivatives, anthracenylmethyl (meth) acrylate, vinyl compounds containing acrylamide derivatives, hydroxyl groups, and epoxy groups. Polymers obtained by copolymerizing alkyl (meth) acrylate or the like (for example, see Patent Documents 11 to 14) are known. As the polymer used for the planarizing film, a copolymer of hydroxystyrene and a monomer such as styrene, alkyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, etc. (see, for example, Patent Document 15) is known. It has been.

一方、レジストパターンが微細化するにつれ、レジストパターンの欠陥についてもより微細なものまで管理する必要に迫られており、上記の半導体リソグラフィー用の塗膜形成用ポリマーについてもより厳しい性能が求められている。レジストパターンの欠陥の原因として、レジスト組成物中の異物の存在が挙げられ、従来、このようなレジスト溶液中の異物は、レジスト組成物溶液を微小孔径のフィルターやゼータ電位を有するフィルター等でろ過することで除去する方法がとられており(例えば、特許文献16〜17等参照)、この方法で環境に存在する塵などの異物(コンタミ)は完全に除去することができた。しかし、極微小の難溶解性物質についてはろ過によっては完全に除去することができず、半導体リソグラフィーにおけるパターン形成の微細化において大きな障害となっていた。   On the other hand, as resist patterns become finer, it is necessary to manage even finer resist pattern defects, and stricter performance is also required for the above-mentioned polymer for film formation for semiconductor lithography. Yes. The cause of the resist pattern defect is the presence of foreign matter in the resist composition. Conventionally, such foreign matter in the resist solution is filtered through a filter having a micropore size or a zeta potential. (See, for example, Patent Documents 16 to 17, and the like) Foreign substances such as dust existing in the environment can be completely removed by this method. However, an extremely minute hardly soluble substance cannot be completely removed by filtration, which has been a major obstacle in miniaturization of pattern formation in semiconductor lithography.

本発明者等の検討によれば、このような極微小の難溶解性物質のひとつとして、分子量が10万以上の微量の高分子量成分(以下、「ハイポリマー」という場合がある。)が、レジストパターンの形成において重大な影響を及ぼしていることが判ってきた。即ち、ポリマーの溶解性は一般に分子量に依存しており、ハイポリマー分子はレジスト溶媒やアルカリ水に溶けにくく、見かけ上は溶媒やアルカリ水に溶解していても、リソグラフィーで微細なパターンを形成したときに欠陥が発生する原因になると考えられるのである。更に、ハイポリマーが存在すると、レジスト溶液を保存中に、経時的にハイポリマーを核として不溶解性の異物(液中パーティクル)が成長し、析出してくると考えられる。このような不溶解性異物は、レジストパターンの欠陥の原因となる可能性が極めて高く、保存時の液中パーティクルの増加量が少ない半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法の提供が強く望まれていた。   According to the study by the present inventors, as one of such extremely minute hardly soluble substances, a very small amount of a high molecular weight component (hereinafter sometimes referred to as “high polymer”) having a molecular weight of 100,000 or more. It has been found that it has a significant influence on the formation of resist patterns. That is, the solubility of the polymer generally depends on the molecular weight, and the high polymer molecule is difficult to dissolve in the resist solvent or alkaline water, and a fine pattern is formed by lithography even though it is apparently dissolved in the solvent or alkaline water. It is thought that it sometimes causes defects. Furthermore, when a high polymer is present, it is considered that insoluble foreign matter (particles in liquid) grows and precipitates with the high polymer as a nucleus over time while the resist solution is stored. Such an insoluble foreign matter is very likely to cause a defect in a resist pattern, and it is strongly desired to provide a method for producing a copolymer for semiconductor lithography with a small increase in liquid particles during storage. It was.

レジストポリマーをはじめとする半導体リソグラフィー用の塗膜形成用ポリマーは、一般に原料モノマーのラジカル溶液重合によって製造することができるが、重合温度に達する前に微量のラジカルが発生すると、モノマー濃度と比べてラジカル濃度が低いため、下記式(1)で示される関係によりハイポリマーが生成し、これがレジストパターンの形成において上記のような重大な影響を及ぼしていると考えられる。
∝[M]/[R・] … (1)
(ここで、Pは生成するポリマーの分子量、[M]はモノマー濃度、[R・]はラジカル濃度を表す。)
Polymers for film formation for semiconductor lithography, including resist polymers, can generally be produced by radical solution polymerization of raw material monomers, but if a small amount of radicals are generated before reaching the polymerization temperature, the polymer concentration will be Since the radical concentration is low, a high polymer is generated according to the relationship represented by the following formula (1), which is considered to have the above-mentioned significant influence on the formation of the resist pattern.
P n ∝ [M] / [R ·] (1)
(Here, P n represents the molecular weight of the polymer produced, [M] represents the monomer concentration, and [R ·] represents the radical concentration.)

例えば、モノマーと重合開始剤を溶媒に溶解し、重合温度に加熱して重合させるいわゆる一括重合法の場合、昇温前の保持時間や、重合温度に到達するまでの時間において、モノマー濃度に比べて微量のラジカルが発生するためハイポリマーが生成しやすく、又、モノマーを重合溶媒に溶解し、重合温度に加熱した後で重合開始剤を添加する方法(例えば、特許文献18等参照)も知られているが、この方法では、モノマーのみを含む溶液を加
熱している間に、モノマー溶液中の不純物等が原因で微量発生するラジカルによってハイポリマーが生成しやすいという欠点がある。更に、モノマー及び重合開始剤を溶媒に溶解した溶液を重合温度に加熱した溶媒中に滴下して重合させる、いわゆる滴下重合法(例えば、特許文献19〜24等参照)も知られているが、この方法においても、モノマーと重合開始剤を混合してから滴下するまでの保持時間中に微量発生するラジカルによって、ハイポリマーが生成するという問題がある。
For example, in the case of a so-called batch polymerization method in which a monomer and a polymerization initiator are dissolved in a solvent and polymerized by heating to the polymerization temperature, the retention time before the temperature rise and the time to reach the polymerization temperature are compared with the monomer concentration. A high amount of radicals are generated, and high polymers are easily formed. Also, a method in which a monomer is dissolved in a polymerization solvent and heated to a polymerization temperature and then a polymerization initiator is added (see, for example, Patent Document 18) is also known. However, this method has a drawback in that a high polymer is easily generated by radicals generated in a minute amount due to impurities in the monomer solution while the solution containing only the monomer is heated. Furthermore, a so-called dropping polymerization method (for example, see Patent Documents 19 to 24) in which a solution in which a monomer and a polymerization initiator are dissolved in a solvent is dropped into a solvent heated to a polymerization temperature to perform polymerization is also known, Also in this method, there is a problem that a high polymer is generated by radicals generated in a minute amount during a holding time from when the monomer and the polymerization initiator are mixed to when the monomer is dropped.

加えて、ラジカル重合反応においては、溶媒を脱気したりモノマーを精製するなどして、重合前にあらかじめ酸素や重合禁止剤等のラジカル捕捉性物質を除去することがしばしば実施される(例えば、特許文献25等参照)が、しかしながら、本発明者等の検討によれば、このような操作はかえってハイポリマー生成の原因となることが判った。
特開昭59−45439号公報 特開平5−113667号公報 特開平7−209868号公報 特開平11−65120号公報 特開昭62−115440号公報 特開平4―219757号公報 特開平3−223860号公報 特開昭4−104251号公報 特開平9−73173号公報 特開平10−239846号公報 特開2000−313779号公報 特開2001−27810号公報 特開2001−192411号公報 特開2001−226324号公報 特開2003−57828号公報 特開平5−307263号公報 特開2001−350266号公報 特開2001−109153号公報 特開平4−269754号公報(実施例) 特開平5−39444号公報(実施例) 特開平5−247386号公報(実施例) 特開平5−311110号公報(実施例) 特開平11−231538号公報 国際公開第99/50322号 特開2003−221403号公報
In addition, in the radical polymerization reaction, it is often performed to remove radical scavenging substances such as oxygen and polymerization inhibitor in advance before polymerization by degassing the solvent or purifying the monomer (for example, However, according to the study by the present inventors, it has been found that such an operation causes the formation of a high polymer.
JP 59-45439 A JP-A-5-113667 JP-A-7-209868 JP 11-65120 A JP 62-115440 A JP-A-4-219757 JP-A-3-223860 JP-A-4-104251 JP-A-9-73173 Japanese Patent Laid-Open No. 10-239846 JP 2000-313779 A JP 2001-27810 A JP 2001-192411 A JP 2001-226324 A JP 2003-57828 A JP-A-5-307263 JP 2001-350266 A JP 2001-109153 A JP-A-4-269754 (Example) Japanese Patent Laid-Open No. 5-39444 (Example) JP-A-5-247386 (Example) Japanese Patent Laid-Open No. 5-311110 (Example) Japanese Patent Laid-Open No. 11-231538 International Publication No. 99/50322 JP 2003-221403 A

本発明は前記のような背景技術に鑑みなされたものであり、その目的は、半導体製造の微細なパターン形成に用いられるレジスト膜形成用組成物、多層レジストの下層膜形成用組成物及び反射防止膜形成用組成物などの塗膜形成用組成物に好適に用いられると共に、(ハイポリマーを含まず、保存安定性に優れ、半導体リソグラフィーに用いたときにレジストパターンの欠陥が極めて少ない)半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the background art as described above, and its purpose is to provide a resist film forming composition used for fine pattern formation in semiconductor manufacturing, a multilayer resist underlayer film forming composition, and an antireflection coating. Semiconductor lithography that is suitably used for film-forming compositions such as film-forming compositions, and that does not contain high polymers, has excellent storage stability, and has very few resist pattern defects when used in semiconductor lithography. Another object of the present invention is to provide a method for producing a copolymer.

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、ラジカル重合により半導体リソグラフィー用共重合体を製造する際に、モノマーを含む溶液中に重合抑制成分を、当業者の技術的常識に反し、敢えて共存させることによりハイポリマーの生成を抑制するこ
とができることを見出し、本発明を完成させた。
As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that, when producing a copolymer for semiconductor lithography by radical polymerization, a polymerization inhibitor component is added to a solution containing monomers according to the technical common sense of those skilled in the art. On the contrary, the inventors have found that the formation of a high polymer can be suppressed by coexistence, and the present invention has been completed.

即ち本発明は、少なくとも一般式(1)〜(8)で表される、酸によって分解してアルカリ現像液に可溶性になる構造を有する繰り返し単位(A)と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)とを有する半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法であり、該繰り返し単位を与えるエチレン性二重結合を有する2種類以上のモノマーを含む溶液を、加熱した溶媒中に滴下することによりラジカル重合させて半導体リソグラフィー用共重合体を製造するに際し、滴下する前のモノマーを含む溶液中に重合抑制成分として、モノマーに対して20モルppm以上5000モルppm以下の重合禁止剤(但し、含窒素安定フリーラジカル作用剤を除く)又は400モルppm以上10,000モルppm以下の酸素を共存させ、この溶液を加熱した溶媒中に滴下してラジカル重合させることを特徴とする半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法を提供するものである。
一般式(1)

Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表わし、−ORはオルソ位には結合しない。)
一般式(2)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表わす。)
一般式(3)
Figure 2006124716
(式中、Re及びReはいずれか一方が水素原子で、他方は−C(=O)OR基を表わす。)
一般式(4)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子又はトリフルオロメチル基を表わす。)
一般式(5)
Figure 2006124716
(式中、Rはメチル基を表わす。)
一般式(6)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子を表わす。)
一般式(7)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子又はトリフルオロメチル基を表わす。)
一般式(8)
Figure 2006124716
{式(1)〜(8)において、Rが酸解離性基の場合は繰り返し単位(A)を、極性基の場合は繰り返し単位(B)を表し、酸解離性保護基としてのRは、tert−ブチル基、tert−アミル基、1−メチル−1−シクロペンチル基、1−エチル−1−シクロペンチル基、1−メチル-1−シクロヘキシル基、1−エチル−1−シクロヘキシル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−プロピル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、8−メチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−メチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基、8−エチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基等の飽和炭化水素基;1−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基、1−iso−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−シクロペンチルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシエチル基、1−メトキシメチル基、2−エトキシメチル基、1−iso−プロポキシメチル基、1−n−ブトキシメチル基、1−tert−ブトキシメチル基、1−シクロペンチルオキシメチル基、1−シクロヘキシルオキシメチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシメチル基、tert−ブトキシカルボニル基を表し、極性基としてのRは、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、1,3−シクロヘキサンカルボラクトン、2,6−ノルボルナンカルボラクトン、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン、メバロン酸δ−ラクトン、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル基を表す。} That is, the present invention improves the adhesion to the semiconductor substrate with the repeating unit (A) represented by at least the general formulas (1) to (8) and having a structure that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline developer. A method for producing a copolymer for semiconductor lithography having a repeating unit (B) having a polar group, wherein a solution containing two or more monomers having an ethylenic double bond giving the repeating unit is heated. When a copolymer for semiconductor lithography is produced by radical polymerization by dropping into the solution, a polymerization-inhibiting component in the solution containing the monomer before dropping is polymerized at a concentration of 20 mol ppm to 5000 mol ppm with respect to the monomer. Inhibitors (excluding nitrogen-containing stable free radical agents) or 400 mol ppm to 10,000 mol ppm Coexist element, there is provided a method of manufacturing a copolymer for semiconductor lithography, characterized in that to radical polymerization was dropped into a solvent and the solution was heated.
General formula (1)
Figure 2006124716
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and —OR is not bonded to the ortho position.)
General formula (2)
Figure 2006124716
(In the formula, R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)
General formula (3)
Figure 2006124716
(In the formula, one of Re 1 and Re 2 represents a hydrogen atom, and the other represents a —C (═O) OR group.)
General formula (4)
Figure 2006124716
(In the formula, R 4 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)
General formula (5)
Figure 2006124716
(In the formula, R 5 represents a methyl group.)
General formula (6)
Figure 2006124716
(In the formula, R 6 represents a hydrogen atom.)
General formula (7)
Figure 2006124716
(In the formula, R 7 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)
General formula (8)
Figure 2006124716
{In the formulas (1) to (8), when R is an acid dissociable group, it represents a repeating unit (A), and when it is a polar group, it represents a repeating unit (B), and R as an acid dissociable protecting group is tert-butyl group, tert-amyl group, 1-methyl-1-cyclopentyl group, 1-ethyl-1-cyclopentyl group, 1-methyl-1-cyclohexyl group, 1-ethyl-1-cyclohexyl group, 2-methyl- 2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 2-propyl-2-adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 8-methyl-8-tricyclo [5.2.1. 0 2,6] decanyl group, 8-ethyl-8-tricyclo [5.2.1.0 2,6] decanyl group, 8-methyl-8-tetracyclo [4.4.0.1 2, 5 .1 7,10 ] dodecanyl group, 8-ethyl-8-tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl saturated hydrocarbon group such as a group; a 1-methoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, 1-an iso-propoxyethyl group, 1-n-butoxyethyl group, 1 -Tert-butoxyethyl group, 1-cyclopentyloxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyloxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 2- Ethoxymethyl group, 1-iso-propoxymethyl group, 1-n-butoxymethyl group, 1-tert-butoxymethyl group, 1-cyclopentyloxymethyl group, 1-cyclohexyloxymethyl group, 1-tricyclo [5.2. 1.0 2,6] decanyl oxymethyl group, a tert- butoxycarbonyl radical, R as the polar group, .gamma.-butyrolactone, .gamma.-valerolactone, .delta. Bas Rorakuton, 1,3 cyclohexane lactone, 2,6-norbornanecarbolactone, 4-oxa-tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decan-3-one, mevalonate δ- lactone, hydroxymethyl group , A hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a 3-hydroxy-1-adamantyl group. }

本発明によれば、重合抑制成分を共存させることにより、特に重合温度より低い温度で微量発生するラジカルを捕捉することができるため、ハイポリマーを含まない半導体リソグラフィー用共重合体を製造することができる。又、本発明方法により得られる共重合体は、ハイポリマー及びそれに起因する不溶解性異物が生成しないので、保存中の経時的な液中パーティクルの生成が少なく、半導体リソグラフィーに用いた場合にレジストパターン欠陥の発生が少ないことが期待される。   According to the present invention, a coexistence of a polymerization inhibitor component can trap radicals generated in a trace amount particularly at a temperature lower than the polymerization temperature. Therefore, a copolymer for semiconductor lithography that does not contain a high polymer can be produced. it can. In addition, since the copolymer obtained by the method of the present invention does not generate high polymer and insoluble foreign matters resulting from it, there is little generation of liquid particles over time during storage, and resists when used in semiconductor lithography. It is expected that the occurrence of pattern defects is small.

本発明において、半導体リソグラフィー用共重合体を製造する際のラジカル共重合に用いられる原料モノマーとしては、一般に、レジストポリマー、多層レジストの下層膜ポリマー及び反射防止膜ポリマー等の製造に使用されるエチレン性二重結合を有するモノマーであれば、特に制約なく使用することができるが、得られる半導体リソグラフィー用共重合体の解像性や透明性の点で、アクリル酸エステル系モノマー及び/又はメタクリル酸エステル系モノマーの少なくとも一種を含むことが好ましい。   In the present invention, as a raw material monomer used for radical copolymerization in the production of a copolymer for semiconductor lithography, ethylene used for the production of resist polymers, multilayer resist underlayer films, antireflection film polymers and the like is generally used. As long as the monomer has a polymerizable double bond, it can be used without any particular restrictions. However, in terms of resolution and transparency of the resulting copolymer for semiconductor lithography, an acrylate monomer and / or methacrylic acid It is preferable to include at least one ester monomer.

まず、本発明により得られた共重合体をポジ型レジストポリマーとして使用する場合、この共重合体は、少なくとも、酸によって分解してアルカリ現像液に可溶となる構造を有する繰り返し単位、より具体的には、非極性置換基が酸によって分解してアルカリ現像液に可溶な極性基が発現する構造を有する繰り返し単位(A)と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)を必須成分とし、必要に応じ、レジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の置換基を有する繰り返し単位(C)を含んで構成される。   First, when the copolymer obtained by the present invention is used as a positive resist polymer, the copolymer is at least a repeating unit having a structure that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkali developer, more specifically. Specifically, a repeating unit (A) having a structure in which a nonpolar substituent is decomposed by an acid and a polar group soluble in an alkali developer is expressed, and a repeating group having a polar group for improving adhesion to a semiconductor substrate The unit (B) is an essential component, and includes a repeating unit (C) having a nonpolar substituent for adjusting the solubility in a resist solvent or an alkali developer as necessary.

酸によって分解してアルカリ現像液に可溶となる繰り返し単位(A)は、従来よりレジストとして一般的に用いられている構造を意味し、酸によって分解してアルカリ可溶性になる構造を有するモノマーを重合させるか、或いは、アルカリ可溶性の構造を有するモノマーを重合させた後、アルカリ可溶性の構造におけるアルカリ可溶性基を有する置換基(アルカリ可溶性置換基)を、アルカリに溶解せず酸によって解離する保護基(酸解離性保護基)で保護することにより得ることができる。   The repeating unit (A) which is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkali developer means a structure generally used as a resist from the past, and a monomer having a structure which is decomposed by an acid and becomes alkali-soluble. Protecting group which is polymerized or a monomer having an alkali-soluble structure is polymerized and then a substituent having an alkali-soluble group in the alkali-soluble structure (alkali-soluble substituent) is dissociated by an acid without dissolving in alkali It can be obtained by protecting with (acid-dissociable protecting group).

酸によって分解してアルカリ可溶性になる構造を有するモノマーとしては、アルカリ可溶性置換基を含有するモノマーに、酸解離性保護基が結合した化合物を挙げることができ、例えば、非極性の酸解離性保護基で保護されたフェノール性水酸基、カルボキシル基やヒドロキシフルオロアルキル基を有する化合物などを挙げることができる。   Examples of the monomer having a structure that is decomposed by an acid and becomes alkali-soluble include compounds in which an acid-dissociable protecting group is bonded to a monomer containing an alkali-soluble substituent, for example, nonpolar acid-dissociable protection And compounds having a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group or a hydroxyfluoroalkyl group protected with a group.

このようなモノマーとしては、例えばp−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレ
ン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン等のヒドロキシスチレン類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、5−ノルボルネン−2−カルボン酸、2−トリフルオロメチル−5−ノルボルネン−2−カルボン酸、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメタクリレート等のエチレン
性二重結合を有するカルボン酸類;p−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)スチレン、2−(4−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピルアクリレート、2−(4−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルアクリレート、5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)メチル−2−ノルボルネンなどのヒドロキシフルオロアルキル基を有するモノマーなどを挙げることができる。
Examples of such monomers include hydroxystyrenes such as p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and p-hydroxy-α-methylstyrene; acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, α-trifluoromethylacrylic. acid, 5-norbornene-2-carboxylic acid, 2-trifluoromethyl-5-norbornene-2-carboxylic acid, carboxymethyl tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl methacrylate Carboxylic acids having an ethylenic double bond; p- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) styrene, 2- (4- (2-hydroxy-1, 1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl acrylate 2- (4- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl Examples include monomers having a hydroxyfluoroalkyl group such as trifluoromethyl acrylate and 5- (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) methyl-2-norbornene. it can.

酸解離性保護基としては、例えば、tert−ブチル基、tert−アミル基、1−メチル−1−シクロペンチル基、1−エチル−1−シクロペンチル基、1−メチル-1−シ
クロヘキシル基、1−エチル−1−シクロヘキシル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−プロピル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、8−メチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−メチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基、8−エチル−8−テトラシクロ[
4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基等の飽和炭化水素基;1−メトキシエチル基、2
−エトキシエチル基、1−iso−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−シクロペンチルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシエチル基、1−メトキシメチル基、2−エトキシメチル基、1−iso−プロポキシメチル基、1−n−ブトキシメチル基、1−tert−ブトキシメチル基、1−シクロペンチルオキシメチル基、1−シクロヘキシルオキシメチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシメチル基、tert−ブトキシカルボニル基等の含酸素炭化水素基などを挙げることができる。
Examples of the acid dissociable protecting group include tert-butyl group, tert-amyl group, 1-methyl-1-cyclopentyl group, 1-ethyl-1-cyclopentyl group, 1-methyl-1-cyclohexyl group, and 1-ethyl. -1-cyclohexyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 2-propyl-2-adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 8-methyl- 8-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, 8-ethyl-8-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, 8-methyl-8-tetracyclo [4. 4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl group, 8-ethyl-8-tetracyclo [
4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl saturated hydrocarbon group such as a group; a 1-methoxyethyl group, 2
-Ethoxyethyl group, 1-iso-propoxyethyl group, 1-n-butoxyethyl group, 1-tert-butoxyethyl group, 1-cyclopentyloxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-tricyclo [5.2 .1.0 2,6 ] decanyloxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 2-ethoxymethyl group, 1-iso-propoxymethyl group, 1-n-butoxymethyl group, 1-tert-butoxymethyl group, Examples include oxygen-containing hydrocarbon groups such as 1-cyclopentyloxymethyl group, 1-cyclohexyloxymethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyloxymethyl group, and tert-butoxycarbonyl group. be able to.

これらの酸解離性保護基の中でも、脂環構造を含むものは、得られたレジストポリマーのエッチング耐性が高くなり、又、酸解離性保護基の有無によるアルカリ現像液への溶解性の差が大きくなるので好ましい。脂環構造の具体的な例としては、脂環構造が、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、イソボルナン環、ノルボルナン環、アダマンタン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ
ン環等の、炭素数5〜20の脂環構造を挙げることができる。
Among these acid dissociable protecting groups, those containing an alicyclic structure increase the etching resistance of the resulting resist polymer, and there is a difference in solubility in an alkali developer depending on the presence or absence of the acid dissociable protecting group. Since it becomes large, it is preferable. Specific examples of the alicyclic structure include a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, an isobornane ring, a norbornane ring, an adamantane ring, a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane ring, a tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 .1 7,10] etc. dodecane ring, can be exemplified an alicyclic structure having 5 to 20 carbon atoms.

アルカリ可溶性の構造を有するモノマーを重合させた後、アルカリ可溶性の構造におけるアルカリ可溶性置換基を、酸解離性保護基で保護する場合は、前記のアルカリ可溶性基を有する化合物をそのまま重合反応に用い、その後、酸触媒のもとでビニルエーテルやハロゲン化アルキルエーテルなどのアルカリに溶解しない置換基を与える化合物と反応させることにより、酸解離性保護基を導入することができる。反応に用いる酸触媒としては、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、強酸性イオン交換樹脂等を挙げることができる。   After polymerizing a monomer having an alkali-soluble structure, when the alkali-soluble substituent in the alkali-soluble structure is protected with an acid-dissociable protecting group, the compound having the alkali-soluble group is used as it is for the polymerization reaction. Thereafter, an acid-dissociable protecting group can be introduced by reacting with a compound that gives a substituent that does not dissolve in an alkali such as vinyl ether or halogenated alkyl ether under an acid catalyst. Examples of the acid catalyst used in the reaction include p-toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, and strongly acidic ion exchange resin.

一方、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)を与えるモノマーとしては、例えば、極性基としてフェノール性水酸基、カルボキシル基やヒドロキシフルオロアルキル基を有する化合物などを挙げることができ、具体的には例えばアルカリ可溶性基を含有するモノマーとして前記説明したヒドロキシスチレン類やエチレン性二重結合を有するカルボン酸類、ヒドロキシフルオロアルキル基を有するモノマー
、及び、これらに更に極性基が置換したモノマーのほか、ノルボルネン環、テトラシクロドデセン環等の脂環構造に極性基が結合したモノマーなどを挙げることができる。
On the other hand, examples of the monomer that gives the repeating unit (B) having a polar group for improving the adhesion to the semiconductor substrate include compounds having a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or a hydroxyfluoroalkyl group as the polar group. Specifically, for example, as a monomer containing an alkali-soluble group, the above-described hydroxystyrenes, carboxylic acids having an ethylenic double bond, monomers having a hydroxyfluoroalkyl group, and further polar groups are substituted. In addition to monomers, examples include monomers in which a polar group is bonded to an alicyclic structure such as a norbornene ring or a tetracyclododecene ring.

置換基として繰り返し単位(B)に導入される上記極性基としては、ラクトン構造を含むものが特に好ましく、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、1,3−シクロヘキサンカルボラクトン、2,6−ノルボルナンカルボラクトン、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン、メバロン酸δ−ラクトン等のラクトン構造を含む置換基を挙げることができる。又、ラクトン構造以外の極性基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル基などのヒドロキシアルキル基などを挙げることができる。 As the polar group introduced into the repeating unit (B) as a substituent, those having a lactone structure are particularly preferable. For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and 1,3-cyclohexanecarbolactone. Examples include substituents containing a lactone structure such as 2,6-norbornanecarbolactone, 4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one, and mevalonic acid δ-lactone. . Examples of polar groups other than the lactone structure include hydroxyalkyl groups such as a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a 3-hydroxy-1-adamantyl group.

更に、必要に応じ含有される、レジスト溶剤やアルカリ現像液への溶解性を調節するための非極性の置換基を有する繰り返し単位(C)を与えるモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、p-メチルスチレン、インデン等のエチレン性二重結合を有する芳香族化合物;アクリル酸、メタクリル酸、トリフルオロメチルアクリル酸、ノルボルネンカルボン酸、2−トリフルオロメチルノルボルネンカルボン酸、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメタクリレート等のエチレン性二重結合を有するカル
ボン酸に酸安定性非極性基が置換したエステル化合物;ノルボルネン、テトラシクロドデセン等のエチレン性二重結合を有する脂環式炭化水素化合物などを挙げることができる。又、前記カルボン酸にエステル置換する酸安定性非極性置換基の例としては、メチル基、エチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、2−アダマンチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10
ドデシル基等を挙げることができる。
Furthermore, as a monomer which contains a repeating unit (C) having a nonpolar substituent for adjusting the solubility in a resist solvent or an alkali developer, which is contained as necessary, styrene, α-methylstyrene, p -Aromatic compounds having an ethylenic double bond such as methylstyrene and indene; acrylic acid, methacrylic acid, trifluoromethylacrylic acid, norbornenecarboxylic acid, 2-trifluoromethylnorbornenecarboxylic acid, carboxytetracyclo [4.4 0.1 2,5.1 7,10 ] ester compounds in which an acid-stable nonpolar group is substituted on a carboxylic acid having an ethylenic double bond such as dodecyl methacrylate; ethylenic diene such as norbornene and tetracyclododecene Examples include alicyclic hydrocarbon compounds having a heavy bond. Examples of acid-stable nonpolar substituents for ester substitution with the carboxylic acid include methyl, ethyl, cyclopentyl, cyclohexyl, isobornyl, and tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl. group, 2-adamantyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10]
A dodecyl group etc. can be mentioned.

これらのモノマーは、繰り返し単位(A)、(B)及び(C)のそれぞれについて1種類若しくは2種類以上を混合して用いることができ、得られるレジストポリマー中の各繰り返し単位の組成比は、レジストとしての基本性能を損なわない範囲で選択することができる。即ち、一般に、繰り返し単位(A)は10〜70モル%であることが好ましく、10〜60モル%であることがより好ましい。又、繰り返し単位(B)の組成比は30〜90モル%であることが好ましく、40〜90モル%であることがより好ましいが、同一の極性基を有するモノマー単位については、70モル%以下とすることが好ましい。更に、繰り返し単位(C)の組成比は、0〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは0〜40モル%の範囲で選択することが望ましい。   These monomers can be used by mixing one type or two or more types for each of the repeating units (A), (B) and (C), and the composition ratio of each repeating unit in the resulting resist polymer is: It can be selected within a range that does not impair the basic performance as a resist. That is, in general, the repeating unit (A) is preferably 10 to 70 mol%, and more preferably 10 to 60 mol%. The composition ratio of the repeating unit (B) is preferably 30 to 90 mol%, more preferably 40 to 90 mol%, but for monomer units having the same polar group, 70 mol% or less. It is preferable that Furthermore, the composition ratio of the repeating unit (C) is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 0 to 40 mol%.

又、本発明により得られた共重合体を多層レジストの下層塗膜や反射防止膜用のポリマーとして使用する場合は、レジストポリマーの構造から、酸で分解してアルカリ可溶性になる構造を有する繰り返し単位(A)を除いた構造のポリマーが使用される。共重合体中の各繰り返し単位の組成比は、塗膜の使用目的により異なるため一概には規定できないが、一般に、繰り返し単位(B)の組成比は10〜100モル%の範囲から選択され、繰り返し単位(C)の組成比は0〜90モル%の範囲から選択される。   In addition, when the copolymer obtained by the present invention is used as a polymer for a lower layer coating film or an antireflection film of a multilayer resist, it has a structure in which the resist polymer structure is decomposed with an acid and becomes alkali-soluble. A polymer having a structure excluding the unit (A) is used. Since the composition ratio of each repeating unit in the copolymer varies depending on the intended use of the coating film, it cannot be defined unconditionally, but in general, the composition ratio of the repeating unit (B) is selected from the range of 10 to 100 mol%, The composition ratio of the repeating unit (C) is selected from the range of 0 to 90 mol%.

更に、本発明により得られた共重合体を反射防止膜として使用する場合は、架橋点と、フォトリソグラフィーにおいて照射された放射線を吸収する構造とを含む必要があり、架橋点としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基などの、エステル結合やウレタン結合等により架橋可能な反応性の置換基が挙げられる。架橋点となる反応性置換基を含有するモノマーとしては、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン等のヒドロキシスチレン類の他、これまで例示してきたモノマーに上記水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基などの反応性置換基が置換したモノマーを適宜用いることができる。   Furthermore, when using the copolymer obtained by the present invention as an antireflection film, it is necessary to include a crosslinking point and a structure that absorbs radiation irradiated in photolithography, and the crosslinking point includes a hydroxyl group, The reactive substituent which can be bridge | crosslinked by ester bond, urethane bond, etc., such as an amino group, a carboxyl group, an epoxy group, is mentioned. As monomers containing reactive substituents that serve as crosslinking points, in addition to hydroxystyrenes such as p-hydroxystyrene and m-hydroxystyrene, the hydroxyl group, amino group, carboxyl group, and epoxy group described above are also included in the monomers exemplified above. A monomer substituted with a reactive substituent such as can be used as appropriate.

放射線を吸収する構造は、使用する放射線の波長により異なるが、例えばArFエキシマレーザー光に対しては、ベンゼン環及びその類縁体を含む構造が好適に用いられる。このような構造を含むモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレンなどのスチレン類及びその誘導体;置換又は非置換のフェニル(メタ)アクリレート、置換又は非置換のナフタレン(メタ)アクリレート、置換又は非置換のアントラセンメチル(メタ)アクリレート等のエチレン性二重結合を有する芳香族含有エステル類などを挙げることができる。この放射線を吸収する構造を有するモノマーは、極性基の有無により前記繰り返し単位(B)又は(C)のどちらとして導入されても良いが、放射線を吸収する構造を有するモノマーとしての組成比は10〜100モル%の範囲から選択されることが好ましい。   The structure that absorbs radiation varies depending on the wavelength of the radiation to be used. For example, for ArF excimer laser light, a structure including a benzene ring and its analog is preferably used. Examples of the monomer having such a structure include styrenes such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and derivatives thereof; substituted or unsubstituted phenyl (meth) acrylate, Examples thereof include aromatic-containing esters having an ethylenic double bond such as substituted or unsubstituted naphthalene (meth) acrylate and substituted or unsubstituted anthracenemethyl (meth) acrylate. The monomer having a structure that absorbs radiation may be introduced as either the repeating unit (B) or (C) depending on the presence or absence of a polar group, but the composition ratio as a monomer having a structure that absorbs radiation is 10 It is preferably selected from the range of ˜100 mol%.

本発明において、半導体リソグラフィー用共重合体は、重合溶媒中、重合開始剤の存在下に上記のモノマー群から選択される2種類以上のモノマーをラジカル重合させて得ることができる。   In the present invention, the copolymer for semiconductor lithography can be obtained by radical polymerization of two or more types of monomers selected from the above monomer group in the presence of a polymerization initiator in a polymerization solvent.

重合反応に用いる重合開始剤としては、一般にラジカル発生剤として用いられているものであれば特に制限されないが、例えば2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、4,4'−アゾビス(4−シアノ吉草酸
)等のアゾ化合物;デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサノエート等の有機過酸化物を単独若しくは混合して用いることができる。
The polymerization initiator used in the polymerization reaction is not particularly limited as long as it is generally used as a radical generator. For example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2- Decanoyl such as methylbutyronitrile) dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid); Organic peroxides such as peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, bis (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, succinic acid peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate alone Or it can mix and use.

連鎖移動剤は特に用いる必要はないが、例えばドデシルメルカプタン, メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、4,4−ビス(トリフルオロメチル)−4−ヒドロキシ−1−メルカプトブタンなどの既知のチオール化合物を単独若しくは混合して用いることができる。   A chain transfer agent is not particularly required, but known examples include dodecyl mercaptan, mercaptoethanol, mercaptopropanol, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, and 4,4-bis (trifluoromethyl) -4-hydroxy-1-mercaptobutane. These thiol compounds can be used alone or in combination.

重合開始剤及び連鎖移動剤の使用量は、重合反応に用いる原料モノマーや重合開始剤、連鎖移動剤の種類、重合温度や、重合溶媒、重合方法、精製条件等の製造条件により異なるので一概に規定することはできないが、所望の分子量を達成するための最適な量を使用する。一般に、共重合体の重量平均分子量が高すぎると、塗膜形成時の使用される溶媒やアルカリ現像液への溶解性が低くなり、一方、低すぎると塗膜性能が悪くなることから、重量平均分子量が2,000〜40,000の範囲になるよう調整することが好ましく、更に、3,000〜30,000の範囲になるよう調整することがより好ましい。   The amount of polymerization initiator and chain transfer agent used varies depending on the raw material monomers used in the polymerization reaction, the polymerization initiator, the type of chain transfer agent, the polymerization temperature, the polymerization solvent, the polymerization method, the purification conditions, etc. Although not specified, the optimum amount is used to achieve the desired molecular weight. In general, if the weight average molecular weight of the copolymer is too high, the solubility in the solvent or alkali developer used during coating formation will be low, while if too low, the coating performance will be poor. The average molecular weight is preferably adjusted to be in the range of 2,000 to 40,000, and more preferably adjusted to be in the range of 3,000 to 30,000.

共重合体を製造する際の重合方法としては溶液重合が好ましく、原料モノマー、重合開始剤及び必要に応じて連鎖移動剤を重合溶媒に溶解した状態でラジカル共重合させることが好ましい。溶液重合は、例えば、全てのモノマー、重合開始剤、必要に応じて連鎖移動剤を重合溶媒に溶解して重合温度に加熱するいわゆる一括重合法や、モノマーを溶媒に溶解し、重合温度に加熱した後で重合開始剤を添加する開始剤添加法、モノマー、重合開始剤、必要に応じて連鎖移動剤の一部若しくは全てを混合若しくは独立して重合温度に加熱した重合系内に滴下するいわゆる滴下重合法などにより実施することができる。なかでも、滴下重合法はロット間差を小さくすることができるため好適である。   As a polymerization method for producing the copolymer, solution polymerization is preferable, and radical copolymerization is preferably performed in a state where the raw material monomer, the polymerization initiator and, if necessary, the chain transfer agent are dissolved in the polymerization solvent. Solution polymerization can be performed by, for example, a so-called batch polymerization method in which all monomers, a polymerization initiator, and if necessary, a chain transfer agent are dissolved in a polymerization solvent and heated to a polymerization temperature, or a monomer is dissolved in a solvent and heated to the polymerization temperature. After that, an initiator addition method in which a polymerization initiator is added, a monomer, a polymerization initiator, a part or all of a chain transfer agent as needed is mixed or independently dropped into a polymerization system heated to a polymerization temperature It can be carried out by a dropping polymerization method or the like. Of these, the drop polymerization method is preferable because the difference between lots can be reduced.

本発明は、上記一括重合法において重合槽に仕込む溶液や、滴下重合法において重合槽に供給するモノマー溶液等、重合温度に加熱する前のモノマーを含む溶液或いは重合温度に加熱した重合系内に滴下する前のモノマーを含む溶液中に、重合抑制成分を共存させることを必須とする。尚、モノマーを含む溶液は、液状モノマーであればモノマーのみから
なる場合もあるが、一般にモノマーと溶媒を含み、更に、必要に応じて重合開始剤や連鎖移動剤等を含む。
In the polymerization system heated to the polymerization temperature or the solution containing the monomer before heating to the polymerization temperature, such as the solution charged into the polymerization tank in the batch polymerization method, the monomer solution supplied to the polymerization tank in the dropping polymerization method, or the like. It is essential to allow a polymerization inhibitor component to coexist in the solution containing the monomer before dropping. The solution containing the monomer may be composed of only the monomer if it is a liquid monomer, but generally contains a monomer and a solvent, and further contains a polymerization initiator, a chain transfer agent, and the like as necessary.

本発明において、モノマーを含む溶液中に共存させる重合抑制成分としては、一般に重合禁止剤として使用されている化合物又は酸素を挙げることができ、重合禁止剤としては、公知の重合禁止剤を何れも使用することができる。重合禁止剤の具体的な例としては、ハイドロキノン及び4−メトキシフェノール、tert−ブチルハイドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノン等のハイドロキノン誘導体;ベンゾキノン及びメチルベンゾキノン、tert−ブチルベンゾキノン等のベンゾキノン誘導体;カテコール及び4−tert−ブチルカテコール等のカテコール誘導体;フェノチアジン及びその誘導体;N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン及びその誘導体;2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル及びその誘導体等を挙げることができ、これらを単独若しくは混合して用いることができる。   In the present invention, the polymerization inhibitor component coexisting in the monomer-containing solution can include a compound or oxygen generally used as a polymerization inhibitor, and any known polymerization inhibitor can be used as the polymerization inhibitor. Can be used. Specific examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone and hydroquinone derivatives such as 4-methoxyphenol, tert-butylhydroquinone and 2,5-di-tert-butylhydroquinone; benzoquinones such as benzoquinone, methylbenzoquinone and tert-butylbenzoquinone. Derivatives; catechol derivatives such as catechol and 4-tert-butylcatechol; phenothiazine and derivatives thereof; N-nitrosophenylhydroxylamine and derivatives thereof; 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl free radical and derivatives thereof These can be used alone or in combination.

モノマーを含む溶液に共存させる重合禁止剤の量は、少なすぎるとラジカルを捕捉する効果が低いためモノマーに対して20モルppm以上であることが好ましく、モノマーと重合開始剤が共存する溶液の場合は、重合開始剤の量に対して0.1モル%以上であることが好ましい。又、重合禁止剤の量の上限については特に制限されないが、多すぎると重合反応が十分進まず、又、精製を行ったあとでも共重合体中に残存し、化合物によってはリソグラフィーに用いる放射線を吸収してしまうこともあるので、モノマーに対して5,000モルppm以下とすることが好ましく、3,000モルppmとすることがより好ましい。モノマーと重合開始剤が共存する溶液の場合は、重合開始剤に対しては20モル%以下とすることが好ましく、10モル%以下とすることがより好ましい。   The amount of the polymerization inhibitor that is allowed to coexist in the solution containing the monomer is preferably 20 mol ppm or more with respect to the monomer because the effect of capturing radicals is low if the amount is too small. Is preferably 0.1 mol% or more based on the amount of the polymerization initiator. Further, the upper limit of the amount of the polymerization inhibitor is not particularly limited, but if it is too large, the polymerization reaction does not proceed sufficiently, and it remains in the copolymer even after purification, and depending on the compound, radiation used for lithography may be present. Since it may absorb, it is preferable to set it as 5,000 molppm or less with respect to a monomer, and it is more preferable to set it as 3,000 molppm. In the case of a solution in which a monomer and a polymerization initiator coexist, it is preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, relative to the polymerization initiator.

酸素もラジカル捕捉能があるため、本発明の重合抑制成分として用いることができるが、上記した重合禁止剤よりもラジカル捕捉効果は低いので、上記した重合禁止剤を用いず、酸素のみによって本発明の目的を達成するためには、比較的多量の酸素を共存させる必要がある。この場合、モノマー溶液中に溶存させる酸素量は、モノマーに対して400モルppm以上が好ましく、重合開始剤が共存する場合は重合開始剤に対して2モル%以上とすることが好ましい。   Since oxygen also has a radical scavenging ability, it can be used as a polymerization inhibiting component of the present invention. However, since the radical scavenging effect is lower than that of the above-described polymerization inhibitor, the present invention is based only on oxygen without using the above-described polymerization inhibitor. In order to achieve the above objective, a relatively large amount of oxygen needs to coexist. In this case, the amount of oxygen dissolved in the monomer solution is preferably 400 mol ppm or more with respect to the monomer, and preferably 2 mol% or more with respect to the polymerization initiator when a polymerization initiator coexists.

上記した濃度の酸素をモノマーと共存させる方法としては、モノマーを含む溶液を酸素又は空気雰囲気下に保持したり、溶液中に酸素又は空気をバブリングする方法が挙げられる。又、モノマーを含む溶液の調製に、酸素又は空気雰囲気下に保持した溶媒若しくは酸素又は空気をバブリングさせた溶媒を用いてもよい。   Examples of the method for allowing the oxygen having the above concentration to coexist with the monomer include a method in which a solution containing the monomer is maintained in an oxygen or air atmosphere, or oxygen or air is bubbled into the solution. Moreover, you may use the solvent hold | maintained in oxygen or air atmosphere, or the solvent which bubbled oxygen or air for preparation of the solution containing a monomer.

尚、酸素雰囲気下で重合させることは安全上に問題があること、又、加熱によって重合系内の溶存酸素濃度が変化するため共重合体を安定した品質で得ることが難しくなることから、必要以上に多量の酸素を共存させることは好ましくない。従って、溶存酸素量の上限はモノマーに対して10,000モルppm(1モル%)以下とすることが好ましく、重合開始剤が共存する場合は重合開始剤に対して50モル%以下とすることが好ましい。又、重合系内のガスゾーンについては、モノマーを含む溶液を導入する前若しくは重合温度に加熱する前に窒素等の不活性ガスで置換し、ガスゾーンの酸素濃度が爆発限界を超えないようにする。   In addition, it is necessary to polymerize in an oxygen atmosphere because there are safety problems, and it becomes difficult to obtain a copolymer with stable quality because the dissolved oxygen concentration in the polymerization system changes due to heating. It is not preferable that a large amount of oxygen coexists. Therefore, the upper limit of the dissolved oxygen amount is preferably 10,000 mol ppm (1 mol%) or less with respect to the monomer, and when the polymerization initiator coexists, it is 50 mol% or less with respect to the polymerization initiator. Is preferred. Also, the gas zone in the polymerization system is replaced with an inert gas such as nitrogen before introducing the monomer-containing solution or heating to the polymerization temperature so that the oxygen concentration in the gas zone does not exceed the explosion limit. To do.

モノマーを含む溶液及び/又は重合反応に用いる溶媒としては、原料モノマー、得られた共重合体、重合開始剤及び連鎖移動剤を安定して溶解しうる溶媒であれば特に制限されない。好適な溶媒の具体な例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、グライム、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル等のエ
ステル類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等のエーテルエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができ、これらを単独又は混合して用いることができる。
The solvent containing the monomer and / or the solvent used for the polymerization reaction is not particularly limited as long as it is a solvent that can stably dissolve the raw material monomer, the obtained copolymer, the polymerization initiator, and the chain transfer agent. Specific examples of suitable solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, and cyclohexanone; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, glyme, and propylene glycol monomethyl ether; esters such as ethyl acetate and ethyl lactate; Examples include ether esters such as glycol methyl ether acetate, and lactones such as γ-butyrolactone, and these can be used alone or in combination.

又、重合溶媒の使用量には特に制限はないが、通常、モノマー1重量部に対して0.5〜20重量部、好ましくは1〜10重量部である。溶媒の使用量があまりに少なすぎるとモノマーが析出したり高粘度になりすぎて重合系を均一に保てなくなったりする場合があり、多すぎるとモノマーの転化率が不十分であったり共重合体の分子量が所望の値まで高めることができなかったりする場合がある。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of a polymerization solvent, However, Usually, it is 0.5-20 weight part with respect to 1 weight part of monomers, Preferably it is 1-10 weight part. If the amount of the solvent used is too small, the monomer may precipitate or become too viscous to keep the polymerization system uniform, and if it is too much, the conversion rate of the monomer is insufficient or the copolymer In some cases, the molecular weight cannot be increased to a desired value.

モノマーを含む溶液の調製温度又は加熱前若しくは滴下前の保持温度は、モノマーが溶解し、保持時間中にモノマーと、重合開始剤や連鎖移動剤を共存させる場合は重合開始剤や連鎖移動剤が分解したり析出しない温度を選択する。具体的には、モノマーを含む溶液に重合開始剤を共存させる場合は、重合開始剤の分解を防止するため、溶液の温度は通常、例えば、50℃以下、好ましくは40℃以下とする。一方、モノマーを含む溶液に重合開始剤が共存しない場合は、モノマーをより高温で調製又は保存したほうがモノマーの溶解度が向上し、より高濃度の溶液を得ることができるため、好ましい。但し、加熱状態で長時間保持する場合は、温度が高いと重合阻害成分の存在下においても重合してしまうので、保持温度は50℃以下とすることが好ましい。又、モノマーを含む溶液中のモノマーの濃度は、通常5〜100重量%、好ましくは10〜60重量%、特に好ましくは15〜50重量%の範囲から選択する。   The preparation temperature of the solution containing the monomer or the holding temperature before heating or dropping is such that when the monomer is dissolved and the monomer and the polymerization initiator or chain transfer agent coexist during the holding time, the polymerization initiator or chain transfer agent Select a temperature that does not decompose or precipitate. Specifically, when a polymerization initiator is allowed to coexist in a solution containing a monomer, the temperature of the solution is usually, for example, 50 ° C. or lower, preferably 40 ° C. or lower, in order to prevent decomposition of the polymerization initiator. On the other hand, when the polymerization initiator does not coexist in the solution containing the monomer, it is preferable to prepare or store the monomer at a higher temperature because the solubility of the monomer is improved and a solution with a higher concentration can be obtained. However, in the case of holding in a heated state for a long time, if the temperature is high, the polymerization occurs even in the presence of a polymerization inhibiting component, so the holding temperature is preferably 50 ° C. or less. The concentration of the monomer in the solution containing the monomer is usually selected from the range of 5 to 100% by weight, preferably 10 to 60% by weight, particularly preferably 15 to 50% by weight.

又、重合の反応条件は特に制限されないが、一般に反応温度は60℃〜100℃程度であり、反応時間は、重合方法により異なるので一概に規定できないが、例えば、一括重合の場合、重合温度到達後の反応時間は1〜24時間、好ましくは2〜12時間の間を選択する。滴下重合の場合は、滴下時間が長い方が重合系内のモノマー組成及び濃度とラジカル濃度が一定に保てるので、滴下時間中に生成するポリマーの組成、分子量が均一になりやすく好ましいが、逆に滴下時間が長すぎると時間当たりの生産効率及び滴下液中のモノマーの安定性の面から好ましくない。従って、滴下時間は0.5〜20時間、好ましくは1〜10時間の間を選択する。滴下終了後は未反応モノマーが残るので、一定時間、重合温度を維持しながら熟成することが好ましい。熟成時間は8時間以内、好ましくは1〜6時間の中から選択する。   The polymerization reaction conditions are not particularly limited, but generally the reaction temperature is about 60 ° C. to 100 ° C., and the reaction time varies depending on the polymerization method, but cannot be specified unconditionally. For example, in the case of batch polymerization, the polymerization temperature is reached. The subsequent reaction time is selected between 1 and 24 hours, preferably between 2 and 12 hours. In the case of dripping polymerization, it is preferable that the dripping time is longer because the monomer composition, concentration and radical concentration in the polymerization system can be kept constant. If the dropping time is too long, it is not preferable from the viewpoint of production efficiency per hour and stability of the monomer in the dropping solution. Therefore, the dropping time is selected between 0.5 and 20 hours, preferably between 1 and 10 hours. Since unreacted monomer remains after the completion of the dropwise addition, it is preferable to age while maintaining the polymerization temperature for a certain time. The aging time is selected within 8 hours, preferably from 1 to 6 hours.

上記重合反応により得られた重合反応液は、貧溶媒と接触させて固形物を析出(以下、再沈という)させ、溶液部分をろ過などの方法で除去する工程(以下、再沈精製工程という)と、必要に応じて、得られた固形物を貧溶媒若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒を加えて固形物を洗浄し、未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらのカップリング生成物等の不純物を含む溶液部分をろ過などの方法で除去する工程(以下、洗浄精製工程という)によって精製することができる。尚、得られた固形物を、必要に応じて乾燥し、良溶媒を含む溶媒で再溶解した後、再び再沈精製工程を繰り返してもよく、同様に、得られた固形物を必要に応じて乾燥し、貧溶媒若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒による洗浄精製工程を繰り返しても良い。   The polymerization reaction solution obtained by the above polymerization reaction is brought into contact with a poor solvent to precipitate a solid (hereinafter referred to as reprecipitation), and the solution portion is removed by a method such as filtration (hereinafter referred to as reprecipitation purification step). ) And, if necessary, the obtained solid is added with a poor solvent or a mixed solvent of a poor solvent and a good solvent to wash the solid, unreacted monomer, oligomer, polymerization initiator, chain transfer agent, and these It can be purified by a step of removing a solution portion containing impurities such as a coupling product by a method such as filtration (hereinafter referred to as a washing purification step). In addition, after drying the obtained solid substance as needed and redissolving with a solvent containing a good solvent, the reprecipitation purification step may be repeated again. Similarly, the obtained solid substance may be used as necessary. And drying, and the washing and purification step using a poor solvent or a mixed solvent of a poor solvent and a good solvent may be repeated.

各工程で用いる良溶媒は、共重合体をはじめ未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらのカップリング反応生成物が溶解する溶媒であれば特に制限されないが、製造工程の管理上、先に挙げた重合溶媒と同じものが好ましい。又、貧溶媒は、共重合体を析出させる溶媒であれば特に制限されないが、例えば、水;メタノール、イソプロパノール等のアルコール類;ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素類及びこれらの混合溶媒等を挙げることができる。各工程においては、良溶媒又は貧溶媒を単独で用いるほか、共重合体、モノマー、オリゴマー、重合開始剤、連鎖移動剤及びこれらのカップリン
グ生成物に対する溶解性を適度に制御するために、良溶媒と貧溶媒を混合して用いることもできる。
The good solvent used in each step is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves unreacted monomers, oligomers, polymerization initiators, chain transfer agents and their coupling reaction products including copolymers, but management of the production process. In addition, the same polymerization solvent as mentioned above is preferable. The poor solvent is not particularly limited as long as it is a solvent for precipitating the copolymer, and examples thereof include water; alcohols such as methanol and isopropanol; saturated hydrocarbons such as hexane and heptane, and mixed solvents thereof. be able to. In each step, a good solvent or a poor solvent is used alone, and in order to moderately control the solubility in a copolymer, monomer, oligomer, polymerization initiator, chain transfer agent, and their coupling products, A solvent and a poor solvent can also be mixed and used.

再沈精製工程及び洗浄精製工程における溶媒の種類と量、及び、各精製工程の繰り返し回数の選定においては、共重合体及び不純物の設定温度における溶解性を勘案の上、残モノマーが1%以下、特に好ましくは0.5%以下、更に好ましくは0.2%以下となるよ
うな条件を選択することが好ましい。通常、このような濃度以下まで不純物を除去するためには、再沈精製工程を1回実施し、洗浄精製工程を好ましくは1回以上、より好ましくは2回以上実施する。
In selecting the type and amount of solvent in the reprecipitation purification step and the washing purification step, and the number of repetitions of each purification step, the residual monomer content is 1% or less, taking into account the solubility of the copolymer and impurities at the set temperature. In particular, it is preferable to select a condition such that it is preferably 0.5% or less, more preferably 0.2% or less. Usually, in order to remove impurities to such a concentration or less, the reprecipitation purification step is performed once, and the washing purification step is preferably performed once or more, more preferably twice or more.

このようにして精製した後の共重合体は、乾燥し粉体として取り出すか、若しくは乾燥前若しくは乾燥後に良溶媒を投入して再溶解し、溶液として取り出すことができる。再溶解に用いる良溶媒は、重合溶媒として挙げたものを同様に用いることができる。再溶解後の溶液は、極微小な固形分、不溶解性の異物或いは金属分等を除去するために、平均孔径が0.5μm以下、好ましくは0.1μm以下のミクロポアを有するフィルターに通液することが好ましい。   The copolymer thus purified can be dried and taken out as a powder, or can be taken out again as a solution by adding a good solvent before or after drying. As the good solvent used for re-dissolution, those mentioned as the polymerization solvent can be used similarly. The solution after re-dissolution is passed through a filter having micropores with an average pore size of 0.5 μm or less, preferably 0.1 μm or less, in order to remove extremely fine solids, insoluble foreign matters or metals. It is preferable to do.

本発明の製造方法により得られた共重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、分子量10万以上の高分子量成分(ハイポリマー)の含有量が0.1%以下と極めて少なく、溶媒への溶解性及び及び保存安定性に優れ、レジストパターンの欠陥(ディフェクト)の発生を極めて少なくすることが可能であり、半導体リソグラフィー用の塗膜形成用ポリマーとして有用である。   The copolymer obtained by the production method of the present invention has a content of a high molecular weight component (high polymer) having a molecular weight of 100,000 or more in a molecular weight distribution measured by gel permeation chromatography (GPC) of 0.1%. It is extremely low in the following, has excellent solubility in solvents and storage stability, can reduce the occurrence of resist pattern defects, and is useful as a film-forming polymer for semiconductor lithography. .

得られた共重合体を半導体リソグラフィー用の塗膜形成用ポリマーとして用いる場合は、精製後の共重合体溶液に塗膜形成用の溶媒を供給しながら、精製時に使用した他の溶媒を減圧下で留去するなどして塗膜形成用溶液に仕上げることができる。塗膜形成用の溶媒としては、共重合体を溶解するものであれば特に制限されないが、通常、沸点、半導体基板やその他の塗布膜への影響、リソグラフィーに用いられる放射線の吸収を勘案して選択される。塗膜形成用に一般的に用いられる溶媒の例としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルアミルケトン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン等の溶媒が挙げられ、溶媒の使用量は特に制限されないが、通常、共重合体1重量部に対して1重量部〜20重量部の範囲である。   When the obtained copolymer is used as a polymer for forming a coating film for semiconductor lithography, the solvent for forming the coating film is supplied to the copolymer solution after purification, and the other solvent used during the purification is reduced under reduced pressure. It can be finished into a solution for forming a coating film by distilling off the solution. The solvent for forming the coating film is not particularly limited as long as it dissolves the copolymer. However, usually considering the boiling point, the influence on the semiconductor substrate and other coating films, and the absorption of radiation used in lithography. Selected. Examples of solvents generally used for coating film formation include solvents such as propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, methyl amyl ketone, γ-butyrolactone, and cyclohexanone. Is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20 parts by weight per 1 part by weight of the copolymer.

共重合体をレジストポリマーとして用いる場合は、この塗膜形成用溶液に、更に感放射線性酸発生剤、及び、放射線に暴露されない部分への酸の拡散を防止するための含窒素化合物等の酸拡散制御剤を添加して、レジスト組成物に仕上げることができる。感放射線性酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物等、一般的にレジスト用原料として使用されているものを用いることができる。   When the copolymer is used as a resist polymer, the coating film-forming solution is further added with a radiation-sensitive acid generator and an acid such as a nitrogen-containing compound for preventing the diffusion of acid to a portion not exposed to radiation. A diffusion control agent can be added to finish the resist composition. As the radiation-sensitive acid generator, those generally used as a resist raw material such as an onium salt compound, a sulfone compound, a sulfonic acid ester compound, a sulfonimide compound, and a disulfonyldiazomethane compound can be used.

又、レジスト組成物には、更に必要に応じて、溶解抑止剤、増感剤、染料等レジスト用添加剤として慣用されている化合物を添加することができ、レジスト組成物中の各成分(レジスト溶媒を除く)の配合比は特に制限されないが、一般に、ポリマー濃度10〜50質量%、感放射線性酸発生剤0.1〜10質量%、酸拡散制御剤0.001〜10質量%の範囲から選択される。   Further, if necessary, compounds commonly used as resist additives such as dissolution inhibitors, sensitizers and dyes can be added to the resist composition, and each component in the resist composition (resist The mixing ratio of (except for the solvent) is not particularly limited, but generally ranges from 10 to 50% by mass of the polymer, 0.1 to 10% by mass of the radiation sensitive acid generator, and 0.001 to 10% by mass of the acid diffusion controller. Selected from.

又、得られた共重合体を反射防止膜として使用する場合は、単独若しくはポリマー間の架橋が可能な二官能以上のイソシアネート、アミン、エポキシド等と混合して使用される。   Further, when the obtained copolymer is used as an antireflection film, it is used alone or mixed with bifunctional or higher functional isocyanates, amines, epoxides or the like capable of crosslinking between polymers.

次に、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。実施例中、濃度を示す%は、ハイポリマーの含有量(%:面積百分率)を除き、特に定義のない限り質量基準である。又、重合反応に供するモノマー溶液中の重合禁止剤及び溶存酸素の定量、得られた共重合体中のハイポリマーの定量、及び、保存安定性の評価は次に示す方法で実施した。
(1)重合禁止剤量の定量方法
モノマー溶液中の重合禁止剤濃度は、HPLCにより定量した。分析条件及び定量方法は以下の通りである。
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is further demonstrated, this invention is not limited to these Examples. In Examples,% indicating concentration is based on mass unless otherwise defined, except for the content of high polymer (%: area percentage). Further, the polymerization inhibitor and dissolved oxygen in the monomer solution subjected to the polymerization reaction were quantified, the high polymer in the obtained copolymer was quantified, and the storage stability was evaluated by the following methods.
(1) Quantification method of amount of polymerization inhibitor The concentration of the polymerization inhibitor in the monomer solution was quantified by HPLC. Analysis conditions and quantification methods are as follows.

装 置: 島津製作所製LC−10AD
検出器: UV254nm
カラム: GLサイエンス Inertsil ODS−3V
移動相: アセトニトリル/水=9/1(容量比)
試 料: モノマー溶液0.1gをアセトニトリル1mlに溶解して試料を調製した。
定 量: ビスフェノールAを内部標準物質として内部標準法にて定量した。
Equipment: LC-10AD manufactured by Shimadzu Corporation
Detector: UV254nm
Column: GL Science Inertsil ODS-3V
Mobile phase: Acetonitrile / water = 9/1 (volume ratio)
Sample: A sample was prepared by dissolving 0.1 g of a monomer solution in 1 ml of acetonitrile.
Quantification: Quantified by internal standard method using bisphenol A as internal standard substance.

(2)溶存酸素量の定量方法
モノマー溶液の溶存酸素量は、溶存酸素計にて測定した。測定装置及び測定条件は以下の通りである。
装 置: オービスフェア model 3650
測定条件:温度25〜30℃、通液速度50ml/min
(2) Method for quantifying dissolved oxygen content The dissolved oxygen content of the monomer solution was measured with a dissolved oxygen meter. The measurement apparatus and measurement conditions are as follows.
Equipment: Orbis Fair model 3650
Measurement conditions: temperature 25-30 ° C., liquid flow rate 50 ml / min

(3)ハイポリマーの定量方法
共重合体中のハイポリマーは、GPCにより定量した。分析条件及び定量方法は以下の通りである。
装 置: 東ソー製GPC8020
検出器: 示差屈折率(RI)検出器
カラム: 昭和電工製KF−804L(×3本)
試 料: 重合終了後の重合液をサンプリングし、ポリマー濃度が1%となるようにテトラヒドロフランで希釈して試料を調製した。
定 量: GPCに、上記試料を15μl注入し、目的とするポリマーのピーク面積Aを求め、次いで上記試料を150μl注入し、ハイポリマーピークの面積Aを求めた。この結果から次の計算式(2)に基づいてポリマー中のハイポリマー含有量(%)を算出した。

ハイポリマーの含有量(%)=――――――――――×100 … (2)
(A×10+A
(3) Method for quantifying high polymer The high polymer in the copolymer was quantified by GPC. Analysis conditions and quantification methods are as follows.
Equipment: Tosoh GPC8020
Detector: Differential refractive index (RI) detector Column: Showa Denko KF-804L (x3)
Sample: The polymerization solution after completion of the polymerization was sampled, and diluted with tetrahydrofuran so that the polymer concentration became 1% to prepare a sample.
Quantitation: on GPC, the sample was 15μl injection, The peak area A p of the polymer of interest, then the sample was 150μl injected to determine the area A h of the high polymer peak. From this result, the high polymer content (%) in the polymer was calculated based on the following calculation formula (2).
A h
High polymer content (%) = ―――――――――― × 100… (2)
(A p × 10 + A h )

(4)共重合体の保存安定性評価方法
共重合体の15%プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と記す。)溶液を0.05μmのメンブレンフィルターでろ過し、3ヶ月間室温にて保管後の液中パーティクルを測定した。
装 置: リオン社製KS−40B
評 価: パーティクルサイズ0.2μm以上の異物が100個/ml未満の場合を○、1000個/ml以上の場合を×とした。
(4) Copolymer Storage Stability Evaluation Method A 15% propylene glycol methyl ether acetate (hereinafter referred to as “PGMEA”) solution of the copolymer was filtered through a 0.05 μm membrane filter and allowed to reach room temperature for 3 months. The particles in the liquid after storage were measured.
Equipment: KS-40B manufactured by Rion
Evaluation: A case where the number of foreign matters having a particle size of 0.2 μm or more is less than 100 / ml is indicated as ◯, and a case where the particle size is 1000 / ml or more is indicated as ×.

窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にメチルエチルケトン(以下、「MEK」と記
す。)5500g、5−アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(以下「NLA」と記す。)2080g、2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート(以下、「EAM」と記す。)2480gと、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(以下、「AIBN」と記す。)80g、重合禁止剤として4−メトキシフェノール(以下、「MEHQ」と記す。)50mgを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製して25〜30℃に保った。モノマー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで27モルppm、対重合開始剤で0.11モル%であった。又、モノマー溶液の溶存酸素量を定量したところ、対モノマーで166モルppmであった。重合禁止剤及び溶存酸素の測定結果を表1にまとめた。
In a monomer solution preparation tank maintained in a nitrogen atmosphere, 5500 g of methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as “MEK”), 2080 g of 5-acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (hereinafter referred to as “NLA”), 2-ethyl- 2480 g of 2-adamantyl methacrylate (hereinafter referred to as “EAM”), 80 g of azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as “AIBN”) as a polymerization initiator, and 4-methoxyphenol (hereinafter referred to as “polymerization inhibitor”). (Indicated as “MEHQ”.) 50 mg was charged and dissolved, and a monomer solution was prepared and kept at 25-30 ° C. When the amount of MEHQ was determined by sampling the monomer solution, it was 27 mol ppm with respect to the monomer and 0.11 mol% with respect to the polymerization initiator. Further, when the amount of dissolved oxygen in the monomer solution was quantified, it was 166 mol ppm with respect to the monomer. The measurement results of the polymerization inhibitor and dissolved oxygen are summarized in Table 1.

次いで、窒素雰囲気に保った重合槽に、MEK3500gを投入して撹拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液を4時間かけて80℃に保った重合槽内に供給して重合さ
せた。供給終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間熟成させ、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を70kgの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られたウエットケーキをメタノール70kgで洗浄してろ過した後、MEKに再溶解し、キュノ製フィルター40QSHに通液した。次いで、減圧下で加熱してMEKを追い出しながらPGMEAを投入して溶剤置換し、ポリマー15%を含むPGMEA溶液を調製した。得られたポリマーの組成、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、ハイポリマーの含有量及びPGMEA溶液の保存安定性の評価結果を表2に示した。
Next, 3500 g of MEK was charged into a polymerization tank maintained in a nitrogen atmosphere and heated to 80 ° C. while stirring, and then the monomer solution was supplied into the polymerization tank maintained at 80 ° C. for 4 hours to be polymerized. After the completion of the supply, the polymerization temperature was kept at 80 ° C. for 2 hours, and the mixture was cooled to room temperature and the polymerization solution was taken out. The obtained polymerization solution was added dropwise to 70 kg of hydrous methanol to precipitate a polymer, followed by filtration. The obtained wet cake was washed with 70 kg of methanol and filtered, then redissolved in MEK, and passed through a filter 40QSH made by Cuno. Subsequently, PGMEA was thrown in while purging MEK by heating under reduced pressure to replace the solvent, and a PGMEA solution containing 15% polymer was prepared. Table 2 shows the composition of the obtained polymer, the weight average molecular weight (Mw), the molecular weight distribution (Mw / Mn), the high polymer content, and the storage stability evaluation results of the PGMEA solution.

窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にMEK9000g、NLA2080g、EAM2480g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート(以下、「HAM」と記す。)2220gと、重合開始剤としてAIBN110g、重合禁止剤としてMEHQ100mgを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製して25〜30℃に保った。モノマー溶液中の重合禁止剤及び溶存酸素の測定結果を表1にまとめた。   MEK 9000 g, NLA 2080 g, EAM 2480 g, 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate (hereinafter referred to as “HAM”) 2220 g, AIBN 110 g as a polymerization initiator, and MEHQ 100 mg as a polymerization inhibitor are charged in a monomer solution preparation tank maintained in a nitrogen atmosphere. The monomer solution was prepared and kept at 25-30 ° C. The measurement results of the polymerization inhibitor and dissolved oxygen in the monomer solution are summarized in Table 1.

次いで、窒素雰囲気に保った重合槽に、MEK5000gを投入して撹拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液を4時間かけて80℃に保った重合槽内に供給して重合させた。供給終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間熟成させ、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を100kgの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られたウエットケーキをメタノール100kgで洗浄してろ過した後、MEKに再溶解し、キュノ製フィルター40QSHに通液した。次いで、減圧下で加熱してMEKを追い出しながらPGMEAを投入して溶剤置換し、ポリマー15%を含むPGMEA溶液を調製した。得られたポリマーの組成、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、ハイポリマーの含有量及びPGMEA溶液の保存安定性の評価結果を表2に示した。   Next, 5000 g of MEK was charged into a polymerization tank maintained in a nitrogen atmosphere and heated to 80 ° C. while stirring, and then the monomer solution was supplied into the polymerization tank maintained at 80 ° C. for 4 hours for polymerization. After the completion of the supply, the polymerization temperature was kept at 80 ° C. for 2 hours, and the mixture was cooled to room temperature and the polymerization solution was taken out. The obtained polymerization solution was dropped into 100 kg of hydrous methanol to precipitate a polymer, followed by filtration. The obtained wet cake was washed with 100 kg of methanol and filtered, then redissolved in MEK, and passed through a CUENO filter 40QSH. Subsequently, PGMEA was thrown in while purging MEK by heating under reduced pressure to replace the solvent, and a PGMEA solution containing 15% polymer was prepared. Table 2 shows the composition of the obtained polymer, the weight average molecular weight (Mw), the molecular weight distribution (Mw / Mn), the high polymer content, and the storage stability evaluation results of the PGMEA solution.

窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にMEK7700g、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(以下「NLM」と記す。)2220g、EAM2480g、メタクリル酸(以下、「MA」と記す。)90gと、重合開始剤としてAIBN80g、重合禁止剤としてMEHQ50mgを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製して25〜30℃に保った。モノマー溶液中の重合禁止剤及び溶存酸素の測定結果を表1にまとめた。   MEK 7700 g, 5-methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (hereinafter referred to as “NLM”) 2220 g, EAM 2480 g, methacrylic acid (hereinafter referred to as “MA”) 90 g in a monomer solution preparation tank maintained in a nitrogen atmosphere. Then, 80 g of AIBN as a polymerization initiator and 50 mg of MEHQ as a polymerization inhibitor were charged and dissolved, and a monomer solution was prepared and kept at 25 to 30 ° C. The measurement results of the polymerization inhibitor and dissolved oxygen in the monomer solution are summarized in Table 1.

次いで、窒素雰囲気に保った重合槽に、MEK3300gを投入して撹拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液を4時間かけて80℃に保った重合槽内に供給して重合さ
せた。供給終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間熟成させ、室温まで冷却して重
合液を取り出した。得られた重合液を80kgの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られたウエットケーキをメタノール80kgで洗浄してろ過した後、MEKに再溶解し、キュノ製フィルター40QSHに通液した。次いで、減圧下で加熱してMEKを追い出しながらPGMEAを投入して溶剤置換し、ポリマー15%を含むPGMEA溶液を調製した。得られたポリマーの組成、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、ハイポリマーの含有量及びPGMEA溶液の保存安定性の評価結果を表2に示した。
Next, 3300 g of MEK was charged into a polymerization tank maintained in a nitrogen atmosphere and heated to 80 ° C. while stirring, and then the monomer solution was supplied into the polymerization tank maintained at 80 ° C. for 4 hours to be polymerized. After the completion of the supply, the polymerization temperature was kept at 80 ° C. for 2 hours, and the mixture was cooled to room temperature and the polymerization solution was taken out. The obtained polymerization solution was dropped into 80 kg of water-containing methanol to precipitate a polymer, followed by filtration. The obtained wet cake was washed with 80 kg of methanol and filtered, then redissolved in MEK and passed through a filter 40QSH made by Cuno. Subsequently, PGMEA was thrown in while purging MEK by heating under reduced pressure to replace the solvent, and a PGMEA solution containing 15% polymer was prepared. Table 2 shows the composition of the obtained polymer, the weight average molecular weight (Mw), the molecular weight distribution (Mw / Mn), the high polymer content, and the storage stability evaluation results of the PGMEA solution.

モノマー溶液調製槽を空気雰囲気に保ち、MEHQを添加しなかった以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1及び表2に示した。   This was carried out in the same manner as in Example 1 except that the monomer solution preparation tank was kept in an air atmosphere and MEHQ was not added. The results are shown in Tables 1 and 2.

MEHQの添加量を5gとした以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1及び表2に示した。
比較例1〜3
It implemented like Example 1 except the addition amount of MEHQ having been 5 g. The results are shown in Tables 1 and 2.
Comparative Examples 1-3

MEHQを添加しなかった以外は実施例1〜3と同様に実施した。結果を表1及び表2
に示した。尚、重合禁止剤を添加しなかった実施例4及び比較例1〜3で検出された数ppmオーダーの重合禁止剤(MEHQ)は、使用したモノマーの製造過程で使用されたものが残留していると考えられる。
It implemented like Example 1-3 except not having added MEHQ. The results are shown in Table 1 and Table 2.
It was shown to. In addition, the polymerization inhibitor (MEHQ) of the order of several ppm detected in Example 4 and Comparative Examples 1 to 3 in which no polymerization inhibitor was added is the one used in the production process of the monomer used. It is thought that there is.

Figure 2006124716
Figure 2006124716

Figure 2006124716
Figure 2006124716

この結果から明らかなように、モノマーに重合禁止剤を添加せず、且つ、モノマー溶液調製槽を窒素雰囲気下に保つ方法ではハイポリマーが生成し、保存期間中に不溶解性の異物の成長が認められた。一方、本発明においては、モノマーを含む溶液中に重合抑制成分
として重合禁止剤又は酸素を一定量以上共存させることにより、ハイポリマーが発生せず、保存安定性に優れたレジスト用ポリマーが得られることがわかる。
As is apparent from this result, a method in which a polymerization inhibitor is not added to the monomer and the monomer solution preparation tank is maintained in a nitrogen atmosphere produces a high polymer, and insoluble foreign matter grows during the storage period. Admitted. On the other hand, in the present invention, by allowing a polymerization inhibitor or oxygen to coexist in a certain amount or more as a polymerization inhibitor component in a solution containing a monomer, a high polymer is not generated and a resist polymer having excellent storage stability can be obtained. I understand that.

本発明により、半導体製造の微細なパターン形成に用いられるレジスト膜形成用組成物、多層レジストの下層膜形成用組成物及び反射防止膜形成用組成物などの塗膜形成用組成物に好適に用いられると共に、(ハイポリマーを含まず、半導体リソグラフィーに用いたときにレジストパターンの欠陥が極めて少ない)半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法が提供される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is suitably used for coating film forming compositions such as resist film forming compositions used for fine pattern formation in semiconductor manufacturing, multilayer resist underlayer film forming compositions, and antireflection film forming compositions. In addition, a method for producing a copolymer for semiconductor lithography (which does not contain a high polymer and has very few resist pattern defects when used in semiconductor lithography) is provided.

Claims (5)

少なくとも一般式(1)〜(8)で表される、酸によって分解してアルカリ現像液に可溶性になる構造を有する繰り返し単位(A)と、半導体基板に対する密着性を高めるための極性基を有する繰り返し単位(B)とを有する半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法であり、該繰り返し単位を与えるエチレン性二重結合を有する2種類以上のモノマーを含む溶液を、加熱した溶媒中に滴下することによりラジカル重合させて半導体リソグラフィー用共重合体を製造するに際し、滴下する前のモノマーを含む溶液中に重合抑制成分として、モノマーに対して20モルppm以上5000モルppm以下の重合禁止剤(但し、含窒素安定フリーラジカル作用剤を除く)又は400モルppm以上10,000モルppm以下の酸素を共存させ、この溶液を加熱した溶媒中に滴下してラジカル重合させることを特徴とする半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法。
一般式(1)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表わし、−ORはオルソ位には結合しない。)
一般式(2)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表わす。)
一般式(3)
Figure 2006124716
(式中、Re及びReはいずれか一方が水素原子で、他方は−C(=O)OR基を表わす。)
一般式(4)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子又はトリフルオロメチル基を表わす。)
一般式(5)
Figure 2006124716
(式中、Rはメチル基を表わす。)
一般式(6)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子を表わす。)
一般式(7)
Figure 2006124716
(式中、Rは水素原子又はトリフルオロメチル基を表わす。)
一般式(8)
Figure 2006124716
{式(1)〜(8)において、Rが酸解離性基の場合は繰り返し単位(A)を、極性基の場合は繰り返し単位(B)を表し、酸解離性保護基としてのRは、tert−ブチル基、tert−アミル基、1−メチル−1−シクロペンチル基、1−エチル−1−シクロペンチル基、1−メチル-1−シクロヘキシル基、1−エチル−1−シクロヘキシル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−プロピル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、8−メチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、8−メチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基、8−エチル−8−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル基等の飽和炭化水素基;1−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基、1−iso−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−シクロペンチルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシエチル基、1−メトキシメチル基、2−エトキシメチル基、1−iso−プロポキシメチル基、1−n−ブトキシメチル基、1−tert−ブトキシメチル基、1−シクロペンチルオキシメチル基、1−シクロヘキシルオキシメチル基、1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルオキシメチル基、tert−ブトキシカルボニル基を表し、極性基としてのRは、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、1,3−シクロヘキサンカルボラクトン、2,6−ノルボルナンカルボラクトン、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン、メバロン酸δ−ラクトン、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル基を表す。}
At least a repeating unit (A) represented by the general formulas (1) to (8) having a structure that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkali developer, and a polar group for enhancing adhesion to a semiconductor substrate A method for producing a copolymer for semiconductor lithography having a repeating unit (B), wherein a solution containing two or more monomers having an ethylenic double bond giving the repeating unit is dropped into a heated solvent. When producing a copolymer for semiconductor lithography by radical polymerization with a polymerization inhibitor as a polymerization inhibitor component in a solution containing the monomer before dropping, a polymerization inhibitor of 20 mol ppm to 5000 mol ppm with respect to the monomer (however, Excluding nitrogen-containing stable free radical agents) or coexisting with 400 mol ppm or more and 10,000 mol ppm or less oxygen. Method for producing a copolymer for semiconductor lithography, characterized in that to the solution dropwise to the solvent heating the radical polymerization.
General formula (1)
Figure 2006124716
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and —OR is not bonded to the ortho position.)
General formula (2)
Figure 2006124716
(In the formula, R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)
General formula (3)
Figure 2006124716
(In the formula, one of Re 1 and Re 2 represents a hydrogen atom, and the other represents a —C (═O) OR group.)
General formula (4)
Figure 2006124716
(In the formula, R 4 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)
General formula (5)
Figure 2006124716
(In the formula, R 5 represents a methyl group.)
General formula (6)
Figure 2006124716
(In the formula, R 6 represents a hydrogen atom.)
General formula (7)
Figure 2006124716
(In the formula, R 7 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)
General formula (8)
Figure 2006124716
{In the formulas (1) to (8), when R is an acid dissociable group, it represents a repeating unit (A), and when it is a polar group, it represents a repeating unit (B), and R as an acid dissociable protecting group is tert-butyl group, tert-amyl group, 1-methyl-1-cyclopentyl group, 1-ethyl-1-cyclopentyl group, 1-methyl-1-cyclohexyl group, 1-ethyl-1-cyclohexyl group, 2-methyl- 2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 2-propyl-2-adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 8-methyl-8-tricyclo [5.2.1. 0 2,6] decanyl group, 8-ethyl-8-tricyclo [5.2.1.0 2,6] decanyl group, 8-methyl-8-tetracyclo [4.4.0.1 2, 5 .1 7,10 ] dodecanyl group, 8-ethyl-8-tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl saturated hydrocarbon group such as a group; a 1-methoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, 1-an iso-propoxyethyl group, 1-n-butoxyethyl group, 1 -Tert-butoxyethyl group, 1-cyclopentyloxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyloxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 2- Ethoxymethyl group, 1-iso-propoxymethyl group, 1-n-butoxymethyl group, 1-tert-butoxymethyl group, 1-cyclopentyloxymethyl group, 1-cyclohexyloxymethyl group, 1-tricyclo [5.2. 1.0 2,6] decanyl oxymethyl group, a tert- butoxycarbonyl radical, R as the polar group, .gamma.-butyrolactone, .gamma.-valerolactone, .delta. Bas Rorakuton, 1,3 cyclohexane lactone, 2,6-norbornanecarbolactone, 4-oxa-tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decan-3-one, mevalonate δ- lactone, hydroxymethyl group , A hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a 3-hydroxy-1-adamantyl group. }
滴下する前のモノマーを含む溶液が重合開始剤を含み、該溶液中に共存させる重合禁止剤の量が前記溶液中の重合開始剤に対して0.1モル%以上20モル%以下である請求項1に記載の半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法。   The solution containing the monomer before dropping contains a polymerization initiator, and the amount of the polymerization inhibitor coexisting in the solution is 0.1 mol% or more and 20 mol% or less with respect to the polymerization initiator in the solution. Item 2. A method for producing a copolymer for semiconductor lithography according to Item 1. 重合禁止剤がハイドロキノン、ベンゾキノン、カテコール、フェノチアジン、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン、2,2,6,6,−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル及びこれらの誘導体から選ばれる1種以上の化合物である請求項1又は2に記載の半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法。   The polymerization inhibitor is one or more compounds selected from hydroquinone, benzoquinone, catechol, phenothiazine, N-nitrosophenylhydroxyamine, 2,2,6,6, -tetramethylpiperidine-1-oxyl free radical and derivatives thereof. A method for producing a copolymer for semiconductor lithography according to claim 1 or 2. 滴下する前のモノマーを含む溶液が重合開始剤を含み、該溶液中に共存させる酸素の量が、前記溶液中の重合開始剤に対して2モル%以上50モル%以下である請求項1に記載の半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法。   The solution containing the monomer before dropping contains a polymerization initiator, and the amount of oxygen coexisting in the solution is 2 mol% or more and 50 mol% or less with respect to the polymerization initiator in the solution. The manufacturing method of the copolymer for semiconductor lithography of description. 重合溶媒中、重合開始剤の存在下にエチレン性二重結合を有する2種類以上のモノマーをラジカル重合させて半導体リソグラフィー用共重合体を製造するに際し、モノマーを含む溶液中に重合抑制成分として、モノマーに対して20モルppm以上の重合禁止剤又は400モルppm以上の酸素を共存させ、この溶液によりラジカル重合させる半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法であって、モノマーを含む溶液が重合開始剤を含み、該溶液中に共存させる酸素の量が、前記溶液中の重合開始剤に対して2モル%以上であることを特徴とする半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法。   In producing a copolymer for semiconductor lithography by radical polymerization of two or more monomers having an ethylenic double bond in the presence of a polymerization initiator in a polymerization solvent, as a polymerization inhibitor component in a solution containing the monomer, A method for producing a copolymer for semiconductor lithography in which a polymerization inhibitor of 20 mol ppm or more or 400 mol ppm or more of oxygen coexists with respect to a monomer and radically polymerizes with this solution, wherein the solution containing the monomer is a polymerization initiator A method for producing a copolymer for semiconductor lithography, wherein the amount of oxygen coexisting in the solution is 2 mol% or more based on the polymerization initiator in the solution.
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