JP2001163920A - 重合体および重合体の製造方法 - Google Patents

重合体および重合体の製造方法

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JP2001163920A
JP2001163920A JP35052599A JP35052599A JP2001163920A JP 2001163920 A JP2001163920 A JP 2001163920A JP 35052599 A JP35052599 A JP 35052599A JP 35052599 A JP35052599 A JP 35052599A JP 2001163920 A JP2001163920 A JP 2001163920A
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Masao Tomoi
正男 友井
Takao Iijima
孝雄 飯島
Hozumi Sato
穂積 佐藤
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/08Epoxidation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エポキシシクロヘキシル基と珪素原子を有
する光架橋性の(共)重合体とその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 一般式(1)で示される繰り返し単位を
有する、側鎖に−Si(Q1)(Q2)H基を有する
(共)重合体に、エポキシシクロヘキシル基を有するビ
ニル化合物を高分子反応させて重量平均分子量1,00
0〜1,000,000の(共)重合体を製造する。 【化1】 (式中、R1およびR2はHまたはメチル基、Q1、Q2
H、アルキル基、アルコキシ基、P1はアルキレン基、
アルキレンエーテル基、単結合、P2はアルキレン基、
アルキレンエーテル基から選ばれる原子または有機基を
表す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシシクロヘ
キシル基と珪素原子を有する重合体に関する。さらに詳
しくは、芳香族系重合体のベンゼン環に珪素原子を介し
てエポキシシクロヘキシルアルキル基が結合した構造を
有する重合体とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素炭素二重結合を有する不飽和モノマ
ーをラジカルを用いて重合して得られる重合体は、種々
の用途に広く使用されている。この重合体は光や熱によ
り架橋できれば、機能性高分子としての用途にも使用さ
れている。エポキシ基を有するラジカル重合体は、ラジ
カル重合性基を有するエポキシ化合物、すなわち不飽和
エポキシ化合物を、ラジカル重合性モノマーと共重合す
ることにより容易に製造できる。この重合体は、オニウ
ム塩系の光酸発生剤存在下での紫外線照射により生じる
カチオンにより、エポキシ基が開環して架橋反応するこ
とが知られている。脂環式エポキシ化合物の架橋物は、
誘電率が低く、かつ、光学的透明性も優れている。この
紫外線照射により架橋する材料は、半導体集積回路製造
用レジストとして、また、電子部品の絶縁膜や保護膜形
成材料として広く利用されている。
【0003】集積回路、バブルメモリー素子などの製造
において、パターンの微細化に伴い、レジストパターン
を精度よく基板に転写するため、従来のウエットエッチ
ングに代ってガスプラズマ、イオンシャワーなどを用い
たドライエッチングが行われるようになった。このため
ドライエッチングに対して耐性があるレジスト材料が求
められている。ドライエッチング耐性を有する材料とし
て、ポリジメチルシロキサンが知られているが、このポ
リマーは常温で液体であるのでほこりが付着しやすいな
どの欠点があり、レジスト材料としては適さない。特開
昭60−196750号公報には、珪素原子を有する有
機重合体であるポリジアルキルシリルスチレンを、ドラ
イエッチング耐性があるレジスト材料として開示してい
る。しかしながら、このポリマーは、架橋性官能基を有
していないので、紫外線照射などによる架橋が十分でな
い問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エポ
キシ基を有し、かつ、珪素原子を有する新規な重合体お
よび共重合体(以下、両者を併せて「(共)重合体」と
いう。)とその製造方法を提供するものである。本発明
の(共)重合体は、光や熱により容易に架橋するエポキ
シ基を側鎖の末端に有するので、光硬化性および熱硬化
性を有し、また珪素原子を有するので、ドライエッチン
グ耐性がある機能性高分子材料として期待されるもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の課題
を解決するために、ジアルキルシリル基を有するスチレ
ンのシリル基に、エポキシシクロヘキシル基を有する化
合物を結合した構造を有するモノマーを合成して、これ
をラジカル重合することを研究中に、ジアルキルシリル
基を有するスチレン重合体またはスチレン共重合体に、
高分子反応によりエポキシシクロヘキシル基を有する化
合物を結合させると容易に目的のポリマーが得られるこ
とを見出し、本発明を完成した。
【0006】すなわち本発明の1は、一般式(1)で示
される繰り返し単位を有する重量平均分子量1,000
〜1,000,000の重合体を提供する。
【0007】
【化10】
【0008】(式中、R1およびR2はそれぞれ独立に水
素原子またはメチル基を、Q1、Q2はそれぞれ独立に水
素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシ基か
ら選ばれる原子または有機基を、P1は炭素数1〜10の
アルキレン基、アルキレンエーテル基から選ばれる有機
基または単結合を、P2は炭素数2〜10のアルキレン
基、アルキレンエーテル基から選ばれる有機基を表
す。) 本発明の2は、重合体を製造する手段として、一般式
(2)で示される繰り返し単位を有する重合体と一般式
(3)で示される化合物を反応させることよりなる一般
式(4)に記載の繰り返し単位を有する重合体の製造方
法を提供する。
【0009】
【化11】
【0010】(式中、R1、Q1、Q2およびP1は、前記
式(1)の記載と同じである。)
【0011】
【化12】
【0012】(式中R2は、前記式(1)の記載と同じ
である。式中R3は、水素原子またはメチル基を、P3
炭素数1〜8のアルキレン基、アルキレンエーテル基か
ら選ばれる有機基または単結合を表す。)
【0013】
【化13】
【0014】(式中の記号は、前記式(2)、(3)の
記載と同じである。)
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の重合体は、前記の一般式(1)で示され
る繰り返し単位(以下「繰り返し単位(A)」と略す)
を有する。式中R1およびR2は、それぞれ独立に水素原
子またはメチル基であり、R1は重合の容易さから好ま
しくは水素原子である。
【0016】P1は、炭素数0〜10の直鎖状または分
岐状のアルキレン基、炭素数1〜10の直鎖状または分
岐状のアルキレンエーテル基から選ばれる2価の有機基
(−CnH2n−)である。炭素数0とは、何もない単
結合(−)を意味する。アルキレン基の例としては、メ
チレン基、エチレン基、トリメチレン基、ヘキサメチレ
ン基などの直鎖状のもの、プロピレン基、エチルエチレ
ン基などの分岐状のものがある。
【0017】アルキレンエーテル基は、−Cn2nOCm
2m−(n+mは2〜10、n、mは1以上の整数から
選ばれる)の化学式で表されるものであって、好ましく
は、nが1〜5、mが1〜5である。これらのP1
中、好ましくは、単結合または炭素数6以下のアルキレ
ン基、炭素数2から6のアルキレンエーテル基から選ば
れる基である
【0018】P2は、炭素数2〜10の直鎖状または分
岐状のアルキレン基(−Cn2n −)、炭素数3〜10
の直鎖状または分岐状のアルキレンエーテル基(−Cm
2 m−O−Ck2k−)( m+k=3〜10)から選ば
れる2価の有機基である。P2のアルキレン基の例とし
ては、エチレン基、トリメチレン基、ヘキサメチレン基
などの直鎖状のもの、プロピレン基、エチルエチレン基
などの分岐状のものがある。P2の好ましい例はP1と同
じであるが、前記の条件を満たせば、P1とP2とは同じ
ものであってもよく、異なったものであってもよいが、
特に好ましくは −CH2CH23−P3− である(こ
こで、R3は、水素原子またはメチル基を、P3は炭素数
1〜8のアルキレン基、アルキレンエーテル基から選ば
れる有機基または単結合を表す。)。
【0019】Q1、Q2はそれぞれ独立に水素原子、炭素
数1〜10のアルキル基、アルコキシ基から選ばれる2
価の有機基である。アルキル基の例としては、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げ
られるが、メチル基、エチル基が好ましく、特にメチル
基が好ましい。アルコキシ基の例としては、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などが挙げ
られるが、メトキシ基、エトキシ基が好ましく、特にメ
トキシ基が好ましい。
【0020】P1は、スチレン重合体のフェニル基のo
−位、m−位、p−位のどこに結合してもよいが、好ま
しくはm−位またはp−位であり、特に好ましくはp−
位である。エポキシシクロヘキシル基のエポキシは、有
機基P2に対して2,3位あるいは3,4位が選択可能で
あり、好ましくは3,4位である。一般式(1)の重合
体中特に好ましいものは、式(6)で示される繰り返し
単位からなる重合体である。
【0021】
【化14】
【0022】ここで、Siは好ましくはフェニル基のp
−位に結合したものであり、エポキシシクロヘキシル基
のエポキシ基は、好ましくは3,4位に結合したもので
ある本発明の(共)重合体は、一般式(1)で示される
繰り返し単位(A)1〜100モル%と、他のラジカル
重合可能なビニルモノマー(以下、「ビニルモノマー
(B)と略す」の重合性炭素炭素二重結合が開裂した構
造の繰り返し単位(以下「繰り返し単位(B)」と略
す)99〜0モル%(合計100%)とから構成され
る。繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)とは、重
合方法により、ランダムに結合した共重合体と、ブロッ
クに結合した共重合体とがある。
【0023】繰り返し単位(A)/繰り返し単位(B)
のモル%は、好ましくは1〜100/99〜0、より好
ましくは5〜90/95〜10、さらに好ましくは10
〜80/90〜20である。繰り返し単位(A)が1モ
ル%未満では架橋性などの効果が不十分となる。繰り返
し単位(B)は、炭素炭素二重結合を有するラジカル重
合性あるいはアニオン重合性のモノマーの炭素炭素二重
結合が開裂した構造を有する単位であり、式(5)で表
される。
【0024】
【化15】
【0025】(式中R4は、水素原子またはメチル基、
Xは、1価の有機基を表す。) 繰り返し単位(B)に用いられるビニルモノマー(B)
の例として、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチ
ルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレ
ン、p−メトキシスチレン、p−メトキシメチルスチレ
ン、p−t−ブトキシスチレン、p−クロロメチルスチ
レン等のスチレン類;ブタジエン、イソプレン、2,3
−ジメチルブタジエン等のジエン類;(メタ)アクリル
酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリ
ル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、
(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i
−ブチル、(メタ)アクリル酸sec−ブチル、(メ
タ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘ
キシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メ
タ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸n−ドデ
シル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル
酸トリフェニルメチル、(メタ)アクリル酸クミル、
(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル
酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−メチルシク
ロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、
(メタ)アクリル酸4−メチルシクロヘキシル、(メ
タ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸クレジル
等の(メタ)アクリル酸エステル類、アクリル酸、メタ
クリル酸、マレイン酸、イタコン酸等を挙げることがで
きる。モノマーは、これらに限定されるものではない
が、重合体の目的に応じて1種または2種以上が適宜選
択される。
【0026】これらの他の単量体(ビニルモノマー
(B))のうち、スチレン、α−メチルスチレン、p−
t−ブトキシスチレン、ブタジエン、イソプレン、(メ
タ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、
(メタ)アクリル酸ブチル等が好ましい。式(5)中の
1価の有機基Xは、ビニルモノマー(B)からビニル
基、またはメチルビニル基を除いた残りの有機基であっ
て、例えば、繰り返し単位(B)がスチレンの場合、X
はフェニル基−C65を、繰り返し単位(B)がメタク
リル酸の場合、Xはメトキシカルボニル基 −COOC
3 を表す。
【0027】本発明の(共)重合体は、GPC法で測定
したポリスチレン換算重量平均分子量で、1,000〜
1,000,000、好ましくは2,000〜500,
000である。1,000未満では、硬化膜としての性
能が悪くなり、1,000,000を超えると溶媒に溶
解し難くなり、塗布して使用することが出来ない問題が
ある。本発明の一般式(1)の繰り返し単位を有する
(共)重合体は、一般式(1)の開裂した部分−CH2
−CYR1−(Yは側鎖部分)が、CH2=CYR1の構
造であるビニルモノマーを単独で、あるいは他の共重合
可能なモノマーと共重合して製造可能であるが、本発明
では、高分子反応による製造方法を提供する。
【0028】一般式(4)の繰り返し単位を有する重合
体は、一般式(2)の繰り返し単位を有する重合体に一
般式(3)のビニルエポキシシクロヘキシル化合物(以
下「VEP化合物」と略す)を高分子反応(ヒドロシリ
ル化反応)させて製造される。このSiHの付加反応
は、条件を選べば反応率ほぼ100%で可能であり、本
発明の重合体を製造する極めて効率の良い製造方法であ
る。一般式(2)の繰り返し単位を有する(共)重合体
は、一般式(2)の開裂した部分−CH2−CZR1
(Zは側鎖部分)が、CH2=CZR1の構造であるビニ
ルモノマー(以下「ビニルモノマー(B)」と略す)を
単独で、あるいは他の共重合可能なモノマー(以下「他
モノマー」と略す)と共重合して製造可能である。VP
Sモノマーの単独重合あるいはVPSモノマーとビニル
モノマー(B)との共重合は、ラジカル重合あるいはア
ニオン重合により容易に行うことができる。
【0029】重合反応は、溶媒存在下または不存在下で
行えるが、溶媒不存在下では分子量が大きくなりやす
く、扱いの難しい重合体となりやすいので、溶媒に希釈
して重合するのが好ましい。希釈倍率は、好ましくは1
00倍以下、より好ましくは0.1〜30倍である。重
合溶媒は乾燥したものが好ましく、特にアニオン重合の
場合は乾燥は必須条件である。重合の雰囲気は真空また
は不活性ガス存在下である。重合温度は、通常0〜10
0℃であり、好ましくは5〜80℃である。重合開始剤
は、ラジカル重合開始剤あるいはアニオン重合開始剤が
使用できる。アニオン重合開始剤を使用すると単分散の
重合体が得られるので、重合体の使用目的に応じて選択
する。重合時間は通常0.1〜100時間である。
【0030】前記重合溶媒としては、ラジカル重合の場
合、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノー
ル、n−ブタノール等のアルコール類;テトラヒドロフ
ラン、ジオキサン等の環状エーテル類;ベンゼン、トル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミ
ド系プロトン性極性溶媒;酢酸エチル、酢酸n−ブチ
ル、酢酸i−アミル、乳酸エチル等のエステル類;3−
メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン
酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、2−メト
キシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エ
チル、2−エトキシプロピオン酸エチル等のアルコキシ
エステル類;エチレングリコールジメチルエーテル、エ
チレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチル
エーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテ
ル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピ
レングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール
モノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジ
エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレング
リコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモ
ノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチル
エーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
等の多価アルコールのアルキルエーテル類;エチルセロ
ソルブアセテート、カルビトールアセテート、3−メト
キシプロピルアセテート等の多価アルコールのアルキル
エーテルアセテート類;シクロヘキサノン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン等
のケトン類等を挙げることができる。アニオン重合の場
合は、アニオン開始剤と反応する官能基を有する溶媒は
使用できないので、上記溶媒中、アニオン開始剤と反応
する官能基を有しない溶媒を選択して使用する。これら
の重合溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用す
ることができる。
【0031】前記ラジカル重合開始剤としては、例え
ば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(以下「A
IBN」と略す)、2,2’−アゾビス−(2,4−メ
チルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メト
キシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合
物;ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシ
ド、t−ブチルパーオキシピバレート、1,1−ビス−
(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸
化物、過酸化水素等を挙げることができる。これらのラ
ジカル重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して
使用することができる。
【0032】前記アニオン重合開始剤としては、例えば
n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムなどが挙
げられるがこれに限定されるものではない。重合反応終
了後、反応物あるいは反応溶液は、多量の低級アルコー
ル中に入れて沈殿させ、必要に応じて再度溶媒に溶解後
再沈殿させて精製することができる。こうして製造した
VPSモノマーの単独重合体あるいはVPSモノマーと
ビニルモノマー(B)との共重合体を、前記一般式
(3)のビニルエポキシシクロヘキシル化合物(以下
「VEP化合物」と略す)と反応させて、本発明の一般
式(1)の繰り返し単位を有する(共)重合体を製造で
きる。
【0033】VEP化合物は、前記一般式(3)で示さ
れる化合物であって、例えば、4−ビニルシクロヘキセ
ン−1,2−エポキシド(以下「VCEP」と略す)、
1−メチル−4−ビニルシクロヘキセン−1,2−エポ
キシド、2−メチル−4−ビニルシクロヘキセン−1,
2−エポキシド、4−アリルシクロヘキセン−1,2−
エポキシド、4-(1−ブテニル)シクロヘキセン−
1,2−エポキシド、4-(1−ペンテニル)シクロヘ
キセン−1,2−エポキシド、3−ビニルシクロヘキセ
ン−1,2−エポキシド、1−メチル−3−ビニルシク
ロヘキセン−1,2−エポキシド、2−メチル−3−ビ
ニルシクロヘキセン−1,2−エポキシド、3−アリル
シクロヘキセン−1,2−エポキシド、3-(1−ブテ
ニル)シクロヘキセン−1,2−エポキシド、3-(1
−ペンテニル)シクロヘキセン−1,2−エポキシド、
4−ビニルオキシメチルシクロヘキセン−1,2−エポ
キシド、4−アリルオキシメチルシクロヘキセン−1,
2−エポキシド、4−(1−ブテニルオキシメチル)シ
クロヘキセン−1,2−エポキシド、3−ビニルオキシ
メチルシクロヘキセン−1,2−エポキシド、3−アリ
ルオキシメチルシクロヘキセン−1,2−エポキシド、
3−(1−ブテニルオキシメチル)シクロヘキセン−
1,2−エポキシド、等を挙げることができる。好まし
くは4−ビニルシクロヘキセン−1,2−エポキシドで
ある。
【0034】VPSモノマーの(共)重合体とVEP化
合物との反応、すなわちヒドロシリル化反応は、不活性
ガス雰囲気下、乾燥した不活性溶媒中で、ヒドロシリル
化触媒存在のもとで、通常10〜100℃で行う。ヒド
ロシリル化触媒としては、(η5−シクロペンタジエニ
ル)トリアルキル白金錯体、トリメチル(β−ジカルボ
ニル)白金(IV)錯体、1,3−ジビニルテトタメチ
ルジシロキサンの白金錯体、[RhCl(CO)2]2
[RhCl(C242]2、RhCl(PPh33、[R
hCl(COD)]2、[RhCl(NBD)]2 、(こ
こで、Ph:フェニル基、COD:1,5−シクロオク
タジエン、NBD:ノルボルナジエンである。)などが
ある。これらの中、1,3−ジビニルテトタメチルジシ
ロキサンの白金錯体は、オキシランでは有効であるが、
シクロヘキセンエポキシドでは、開環重合してしまい用
いることができない。また、[RhCl(CO)2]2
[RhCl(C242]2、RhCl(PPh33、Rh
Cl(CO)(PPh32、[RhCl(COD)]2
[RhCl(NBD)]2 についてもSi−H基が開始
剤となり開環重合してしまう。しかし、ウイルキンソン
触媒と呼ばれているRhCl(PPh33だけは開環重
合せずにヒドロシリル化が行えることを見出した。
【0035】すなわち、本発明における一般式(2)の
繰り返し単位を有するVPSモノマーの(共)重合体と
VEP化合物との高分子反応の触媒としては、ウイルキ
ンソン触媒、特にRhCl(PPh33が好ましい。こ
の触媒は、エポキシド、エーテル、酸無水物、アルコー
ル、アミン、イソシアナートなどの基と反応せずにヒド
ロキシル化が行える。また、生成物はすべてβ付加物と
なる。ウイルキンソン触媒は、ポリマーに固定化したも
のも使用可能である。
【0036】本発明の(共)重合体は、単独で、また
は、必要に応じて公知の光ラジカル重合開始剤、光カチ
オン重合開始剤、光酸発生剤、架橋性化合物、充填剤、
粘度調整剤、染料、顔料、可塑剤、溶剤などを加えた感
放射線性樹脂組成物として、紫外線、電子線、または放
射線の照射あるいは加熱により架橋し、硬化可能であ
る。本発明の(共)重合体は、エポキシシクロヘキシル
基を有するものであるから、誘電率が低く、かつ、光学
的透明性に優れている。また、珪素原子を導入したこと
により、誘電率や光学的透明性を低下さすことなく、ド
ライエッチング耐性を向上させることが期待できる。こ
れらの特性を生かして本発明の(共)重合体はレジス
ト、ドライエッチングマスク材料、感光性絶縁層間膜材
料、パッシベーション膜、反射防止膜、低誘電絶縁材料
などに応用できる。
【0037】
【実施例】以下実施例により、本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。なお、以下において、%、部は特に断りのな
い限り重量%、重量部を意味する。
【0038】合成例1 ジメチル−4−ビニルフェニル
シラン(DMVS)の合成 窒素吹き込み管、還流冷却管、温度計および滴下ロート
を取り付けた500ml四つ口フラスコ中に、マグネシ
ウム17.11g(704mmol)、テトラヒドロフラン(T
HF)15ml、ジブロモエタン6.19g(33mmol)を
加えた。p−クロロスチレン55.44g(400mmol)、
THF140ml溶液を還流を保ちながら1時間かけて滴
下した。さらに1時間還流を続け、その後水浴で冷却し
た。その後、ジメチルクロロシラン(ClSi(C
32H)76.08g(804mmol)、THF60ml溶液
を2時間かけて滴下した。滴下後、室温で終夜撹拌し
た。この反応物を氷水中に投入し、エーテルで抽出を行
い、エーテル層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。そ
の後、エバポレートし、減圧蒸留を行った。沸点は78−
81℃/10torr.、収率は73.2%で、次の式(8)で
示すジメチル−4−ビニルフェニルシラン(DMVS)
を得た。構造はIRと1H NMRで確認した。
【0039】
【化16】
【0040】IR(cm-1):2110(Si−H) 1H NMR(δ)(ppm): 0.4(6H、S、Si−CH3) 4.4〜4.5(1H、m、Si−H) 5.2〜6.7(3H、m、CH2=CH−) 7.3〜7.6(4H、m、フェニレン基)
【0041】重合例1 DMVS重合体の製造 ガラス重合管に、ジメチル−4−ビニルフェニルシラン
(DMVS)6.49g(40.0mmol、アゾビスイソブチ
ロニトリル(以下「AIBN」と略す) 0.302g、ベ
ンゼン10mlを仕込み、反応液をドライアイス/メタノ
ールにより凝固させ、減圧脱気を行った。ガラス重合管
をシール後、70℃で24時間反応させた。反応終了後、メ
タノール中に投入し、残存する開始剤とモノマーを取り
除いた。得られたポリマーを減圧乾燥器で60℃/16時間
乾燥させ、白色粉末の重合体(以下「H1」と略す)が
得られた。収率は93.0%であった。GPCにより測定し
たポリスチレン換算平均分子量は、Mn=43,000、M
w=83,000、Mw/Mn=1.9、示差走査熱量分析装置
により測定したガラス転移温度(Tg)は84℃であっ
た。構造は次の式(9)であり、IRと1H NMRで
確認した。
【0042】
【化17】
【0043】IR(cm-1):2110(Si−H) 1H NMR(δ)(ppm): 0.2〜0.4(6H、S、Si−CH3) 1.2〜2.0(3H、m、ポリマー主鎖メチレン、メチン
基) 4.2〜4.5(1H、S、Si−H) 6.2〜7.4(4H、m、フェニレン基)
【0044】重合例2 DMVS/スチレン共重合体の
製造(その1) ガラス重合管に、スチレン(St)1.90g(18.2mmo
l)、ジメチル−4−ビニルフェニルシラン(DMV
S)2.92g(18.0mmol)、AIBN 0.302g、ベ
ンゼン10mlを仕込み、反応液をドライアイス/メタノ
ールにより凝固させ、減圧脱気を行った。ガラス重合管
をシール後、70℃で24時間反応させた。反応終了後、メ
タノール中に投入し、残存する開始剤とモノマーを取り
除いた。得られたポリマーを減圧乾燥器で60℃/16時間
乾燥させ、白色粉末の共重合体(以下「C1」と略す)
が得られた。収率は93.2%であった。1H NMRによ
る結合DMVS/Stのモル比は0.45/0.55。GPCによ
り測定したしたポリスチレン換算平均分子量は、Mn=
31,000、Mw=53,000、Mw/Mn=1.7、示差走査熱
量分析装置により測定したガラス転移温度(Tg)は76
℃であった。構造は次の式(10)であり、IRと1
NMRで確認した。
【0045】
【化18】
【0046】IR(cm-1):2110(Si−H) 1H NMR(δ)(ppm):0.2〜0.4(S、Si−
CH3)、1.2〜2.0(m、ポリマー主鎖メチレン、メチ
ン基)、4.2〜4.5(S、Si−H)、6.2〜7.4(m、フ
ェニルおよびフェニレン基)
【0047】重合例3 DMVS/スチレン共重合体の
製造(その2) ガラス重合管に、スチレン(St)2.99g(28.6mmo
l)、DMVS 2.97g(18.3mmol)、AIBN
0.236g(0.39mol%)、ベンゼン10mlを仕込み、
反応液をドライアイス/メタノールにより凝固させ、減
圧脱気を行った。ガラス重合管をシール後、70℃で24時
間反応させた。反応終了後、メタノール中に投入し、残
存する開始剤とモノマーを取り除いた。得られたポリマ
ーを減圧乾燥器で60℃/16時間乾燥させ、白色粉末の共
重合体(以下「C2」と略す)が得られた。収率は94.5
%であった。1H NMRによる結合DMVS/Stのモ
ル比は0.38/0.62。GPCにより測定したポリスチレン
換算平均分子量は、Mn=29,000、Mw=51,000、M
w/Mn=1.8、示差走査熱量分析装置により測定した
ガラス転移温度(Tg)は80℃であった。構造は、IR
1H NMRで確認した。
【0048】重合例4 DMVS/スチレン共重合体の
製造(その3) ガラス重合管に、スチレン2.47g(23.7mmol)、D
MVS 2.13g(13.1mmol)、AIBN 0.242
g、(ベンゼンはなし)を仕込み、反応液をドライアイ
ス/メタノールにより凝固させ、減圧脱気を行った。ガ
ラス重合管をシール後、70℃で24時間反応させた。反応
終了後、メタノール中に投入し、残存する開始剤とモノ
マーを取り除いた。得られたポリマーを減圧乾燥器で60
℃/16時間乾燥させ、白色粉末の共重合体(以下「C
3」と略す)が得られた。収率は81.6%であった。。1
H NMRによる結合DMVS/Stのモル比は0.34/0.
66。GPCにより測定したポリスチレン換算平均分子量
は、Mn=124,000、Mw=554,000、Mw/Mn=4.
5、示差走査熱量分析装置により測定したガラス転移温
度(Tg)は103℃であった。構造は、IRと1
NMRで確認した
【0049】実施例1 100ml四つ口フラスコに、前記重合例1で得たジメチ
ル−4−ビニルフェニルシラン(DMVS)の単独重合
体(H1)1.0g、4−ビニル−シクロヘキセン−1,
2−エポキシド(以下「VCEP」と略す)1.70g(1
3.7mmol)、RhCl(PPh33 0.0250g (0.02
70mmol)、乾燥トルエン30mlを加え、窒素気流下6
0℃に加熱し24時間撹拌した。反応終了後、メタノール
中に投入し、得られた重合体を減圧乾燥機で60℃/16時
間乾燥させ、白色粉末のエポキシ基含有重合体(以下
「NRH1」と略す)が1.80g得られた。DMVS
重合体を基準としてVCEPの付加率100%(SiH
の反応率100%)であった。GPCにより測定したした
ポリスチレン換算平均分子量は、Mw=330,000、Mn
=75,000、Mw/Mn=4.4、示差走査熱量分析装置に
より測定したガラス転移温度(Tg)は58℃であっ
た。得られた重合体(NRH1)の構造は、次の化学式
(11)で示す。構造は、IRと1H NMRで確認し
た。
【0050】
【化19】
【0051】IR(cm-1):885(エポキシ基) 1H NMR(δ)(ppm): 0.2〜0.4(6H、S、Si−CH3) 0.6〜0.8(2H、m、Si−CH2) 0.8〜2.3(12H、m、ポリマー主鎖メチレン、メチン
基およびシクロヘキシル残基のメチレン、メチン基) 3.1〜3.2(2H、S、エポキシメチレン基) 6.2〜7.3(4H、m、フェニレン基)
【0052】実施例2 100ml四つ口フラスコに、前記の重合例2で得たDM
VS/St共重合体(C1)0.95g、VCEP 0.89g
(7.17mmol)、RhCl(PPh33 0.0133g
(0.0144mmol)、乾燥トルエン30mlを加え、窒素気
流下60℃に加熱し24時間撹拌した。反応終了後、メタノ
ール中に投入し、得られた重合体を減圧乾燥機で60℃/1
6時間乾燥させ、白色粉末のエポキシ基含有重合体(以
下、「NRC1」と略す)が得られた。収率はC1を基
準にして100%であった。GPCにより測定したポリス
チレン換算平均分子量は、Mw=104,000、Mn=45,
000、Mw/Mn=2.3、示差走査熱量分析装置により測
定したガラス転移温度(Tg)は76℃であった。この重
合体のDMVS/Stのモル比は、0.45/0.55であっ
た。構造は次の式(12)であり、IRと1H NMR
で確認した。
【0053】
【化20】
【0054】IR(cm-1):2110(Si−H) 1H NMR(δ)(ppm): 0.2〜0.4(S、Si−CH3) 0.6〜0.8(S、Si−CH2) 0.8〜2.3(m、ポリマー主鎖メチレン、メチン基および
シクロヘキシル残基のメチレン、メチン基) 3.1〜3.2(S、エポキシメチレン基) 6.3〜7.4(m、フェニルおよびフェニレン基)
【0055】実施例3 100ml四つ口フラスコに、前記の重合例で得たDMV
S/St共重合体(C2)0.95g、VCEP 0.75g
(6.04mmol)、RhCl(PPh33 0.0109g
(0.0118mmol)、乾燥トルエン30mlを加え、窒素気
流下60℃に加熱し24時間撹拌した。反応終了後、メタノ
ール中に投入し、得られた重合体を減圧乾燥機で60℃/1
6時間乾燥させ、白色粉末のエポキシ基含有重合体(以
下、「NRC2」と略す)が得られた。収率はC2を基
準にして100%であった。GPCにより測定したポリス
チレン換算平均分子量は、Mw=104,000、Mn=45,0
00、Mw/Mn=2.3、示差走査熱量分析装置により測定
したガラス転移温度(Tg)は88℃であった。この重合
体のDMVS/Stのモル比は、0.38/0.62であった。
構造は、IRと1H NMRで確認した。
【0056】
【発明の効果】珪素原子とシクロヘキシルエポキシ基を
有する新規な重合体およびこの重合体の製造方法を提供
する。この重合体は、シクロヘキシルエポキシ基を有す
るために熱架橋性、光架橋性と共に低誘電率と光学的透
明性が期待でき、さらに珪素原子を有するためにこの重
合体の架橋物はドライエッチング耐性が期待できる。こ
のため半導体集積回路製造用レジスト、電子部品の絶縁
膜、保護膜などの形成材料として利用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J100 AB02Q AB03Q AB04Q AB07P AB08Q AJ02Q AJ08Q AJ09Q AL03Q AL04Q AS01Q AS02Q AS03Q BA02P BA04Q BA05Q BA71P BC03Q BC04Q BC43Q BC54H BC54P CA01 CA04 CA31 HA29 JA38 JA44

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1)で示される繰り返し単位を有
    する重量平均分子量1,000〜1,000,000の
    重合体。 【化1】 (式中、R1およびR2はそれぞれ独立に水素原子または
    メチル基を、Q1、Q2はそれぞれ独立に水素原子、炭素
    数1〜10のアルキル基、アルコキシ基から選ばれる原
    子または有機基を、P1は炭素数1〜10のアルキレン
    基、アルキレンエーテル基から選ばれる有機基または単
    結合を、P2は炭素数2〜10のアルキレン基、アルキ
    レンエーテル基から選ばれる有機基を表す。)
  2. 【請求項2】一般式(2)で示される繰り返し単位を有
    する重合体と一般式(3)で示される化合物を反応させ
    ることよりなる一般式(4)に記載の繰り返し単位を有
    する重合体の製造方法。 【化2】 (式中、R1、Q1、Q2およびP1は、請求項1記載と同
    じである。) 【化3】 (式中R2は、請求項1記載と同じである。式中R3は、
    水素原子またはメチル基を、P3は炭素数1〜8のアル
    キレン基、アルキレンエーテル基から選ばれる有機基ま
    たは単結合を表す。) 【化4】 (式中の記号は、式(2)、(3)の記載と同じであ
    る。)
  3. 【請求項3】一般式(4)および(5)で示される繰り
    返し単位が、モル%で(4)/(5)=1〜100/9
    9〜0(合計100モル%)の割合で含有されてなる重
    量平均分子量1,000〜1,000,000の重合
    体。 【化5】 (式中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に水素原
    子またはメチル基を、Q1、Q2はそれぞれ独立に水素原
    子、炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシ基から選
    ばれる原子または有機基を、P1は炭素数1〜10のア
    ルキレン基、アルキレンエーテル基から選ばれる有機基
    または単結合を、P3は、炭素数1〜8のアルキレン
    基、アルキレンエーテル基から選ばれる有機基または単
    結合を表す。) 【化6】 (式中R4は、水素原子またはメチル基、Xは、1価の
    有機基を表す。)
  4. 【請求項4】式(6)で示される繰り返し単位からなる
    重合体。 【化7】
  5. 【請求項5】式(6)および式(7)で示される繰り返
    し単位が、モル%で(6)/(7)=5〜90/95〜
    10含有されてなる共重合体。 【化8】 【化9】
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010540558A (ja) * 2007-09-28 2010-12-24 シグナ・ケミストリー・インコーポレイテッド アニオン重合においてそれらを用いるための溶媒およびモノマーの乾燥および精製におけるアルカリ金属−シリカゲル(m−sg)材料の使用

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