JP2006002096A - Conversion of polymer terminal group - Google Patents

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敏克 野尻
Reiko Nozaki
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for the conversion of a polymer terminal structure expressed by general formula (1) (R<SB>1</SB>is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, a saturated or unsaturated carbocyclic or heterocyclic group, an alkoxy group or a heterocyclic group bonding through nitrogen atom) and provide a method for producing a resist resin having narrow dispersion and excellent transmittance. <P>SOLUTION: The terminal structure of a narrow dispersion polymer having a polymer terminal structure of general formula (1) is converted by reacting the polymer with a chain transfer agent and a free radical source. A polymer having enhanced ultraviolet transmittance than that before conversion can be produced by the method. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高分子末端基の変換に関するものであり、主に微細加工技術に適したレジストの樹脂成分製造方法に関するものである。 The present invention relates to conversion of polymer end groups, and more particularly to a method for producing a resin component of a resist suitable for a fine processing technique.

半導体の微細化に伴い、KrFやArF等のエキシマレーザーによるリソグラフィープロセスが多用されている。このような中でレジスト樹脂としても、より高い感度と解像度を実現させる樹脂の開発および改良が精力的に進められている。 Along with the miniaturization of semiconductors, lithography processes using excimer lasers such as KrF and ArF are frequently used. Under such circumstances, development and improvement of a resin that realizes higher sensitivity and resolution as a resist resin are energetically advanced.

例えば、このリソグラフィープロセスに用いられる化学増幅型レジスト樹脂としてはKrFエキシマレーザーリソグラフィーの場合、主に248nmにおいて透明性の高いポリヒドロキシスチレンやその水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護したものが用いられており、ArFエキシマレーザーリソグラフィーの場合、主に193nmにおいて透明性の高いアクリル系樹脂やシクロオレフィン系樹脂が用いられている。このようにレジスト樹脂は露光に用いる光源波長領域での吸光度の小さいものが選択され利用されている。 For example, as a chemically amplified resist resin used in this lithography process, in the case of KrF excimer laser lithography, polyhydroxystyrene having a high transparency mainly at 248 nm and its hydroxyl group protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group are used. In the case of ArF excimer laser lithography, acrylic resin or cycloolefin resin having high transparency mainly at 193 nm is used. Thus, a resist resin having a low absorbance in the light source wavelength region used for exposure is selected and used.

またそれらのレジスト樹脂は大抵の場合、複数種類のモノマー単位から構成された高分子共重合体であり、高感度で高解像性を実現するために、その組成比率、重合度は、もちろん、分子量分布、立体規則性、重合連鎖構造およびその分布に至るまで解析し制御する研究が進められている。そして、それらを制御することによりラインエッジラフネスなどの改善につながることが期待されている。   Moreover, those resist resins are usually polymer copolymers composed of a plurality of types of monomer units, and in order to achieve high sensitivity and high resolution, the composition ratio, the degree of polymerization, of course, Research is underway to analyze and control molecular weight distribution, stereoregularity, polymerization chain structure and its distribution. And it is expected to control line edge roughness by controlling them.

従来、工業的に有利なラジカル重合において、それら高分子の性質を決定づける要素を精密に制御することは非常に困難であったが、近年盛んに研究されているリビングラジカル重合の一つであるReversible addition-fragmentation chain transfer(以下RAFT)法により重合体の分子量分布制御が可能あると報告された。これは特に狭分散化が困難であったアクリル系樹脂においても効果を発揮するリビング重合法である(特許文献1、2)。 Conventionally, in radical polymerization that is industrially advantageous, it has been very difficult to precisely control the factors that determine the properties of these polymers, but Reversible is one of the living radical polymerizations that have been actively studied in recent years. It was reported that the molecular weight distribution of the polymer can be controlled by the addition-fragmentation chain transfer (hereinafter referred to as RAFT) method. This is a living polymerization method that exhibits an effect even in an acrylic resin in which narrowing of the dispersion is particularly difficult (Patent Documents 1 and 2).

ところが、上記のようなリビングラジカル重合法により得られる重合体はリビングポリマーであるがゆえに、重合末端(本文において重合末端とは、特にことわりの無い限り重合体の成長末端側のみを重合末端とする)にドーマント種としてのRAFT試薬残基が残る。その末端基の残る割合は重合の条件によっても異なり特に限定されるものではないが50%〜100%程度である。 However, since the polymer obtained by the living radical polymerization method as described above is a living polymer, the polymerization terminal (in the text, the polymerization terminal is the polymerization terminal only on the growth terminal side unless otherwise specified). ), The RAFT reagent residue as a dormant species remains. The remaining ratio of the terminal groups varies depending on the polymerization conditions and is not particularly limited, but is about 50% to 100%.

一方、特に構造中に不飽和結合を有するRAFT試薬残基は紫外領域に強い吸収帯を有するため、これを使用した重合体の特定波長領域での紫外線の透過を阻害しているものと考えられる。言い換えれば、RAFT試薬は、重合の制御に有効であってもレジスト樹脂の高性能化には十分でない場合が多い。 On the other hand, since the RAFT reagent residue having an unsaturated bond in the structure has a strong absorption band in the ultraviolet region, it is considered that the polymer using the same inhibits ultraviolet light transmission in a specific wavelength region. . In other words, the RAFT reagent is often not sufficient for improving the performance of a resist resin even if it is effective for controlling polymerization.

この問題点を解決するためRAFT移動剤に由来する末端基を2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(以下AIBN)のようなラジカル源と接触させることで1−シアノ−1−メチルエチル末端へ変換する方法が見出され(特許文献3)、その後これに類似する内容の学会発表もなされた(非特許文献1)。しかし、AIBNのみ用いる末端基変換では変換された末端基数の割に透過率の改善が不十分であり必ずしも効率的とは言えない。
WO98/01478 WO03/020773 特願2004−38902号 高分子学会予稿集Vol.53 No.1(2004)p313
In order to solve this problem, the terminal group derived from the RAFT transfer agent is brought into contact with a radical source such as 2,2′-azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) to thereby terminate the 1-cyano-1-methylethyl terminal. A method for converting to a non-patent document has been found (Patent Document 3), and a similar academic conference has been made (Non-Patent Document 1). However, end group conversion using only AIBN is not necessarily efficient because the transmittance is not sufficiently improved for the number of converted end groups.
WO98 / 01478 WO03 / 020773 Japanese Patent Application No. 2004-38902 Polymer Science Society Proceedings Vol. 53 No. 1 (2004) p313

本発明の目的は、分子量分布が狭く、尚且つ露光時の波長領域での光透過性に優れた重合体を提供すること、特に前記RAFT重合法による問題点とも言うべき末端基構造に由来する透過率低下の改善された重合体を提供することである。 The object of the present invention is to provide a polymer having a narrow molecular weight distribution and excellent light transmission in the wavelength region during exposure, and particularly derived from a terminal group structure that should be said to be a problem due to the RAFT polymerization method. It is to provide a polymer with improved transmittance reduction.

本発明は、遊離ラジカル源と連鎖移動剤を添加し、ドーマント状態にある重合体成長末端を活性化させることで再結合や不均化、ならびに連鎖移動を促し、末端構造を特定波長の透過率を損なわない構造に変換することをその基礎とするものである。 The present invention adds a free radical source and a chain transfer agent and activates the polymer growth terminal in a dormant state to promote recombination, disproportionation, and chain transfer, and the terminal structure has a specific wavelength transmittance. It is based on the conversion to a structure that does not damage the structure.

すなわち本発明は、重合体に少なくとも一種類の連鎖移動剤と少なくとも一種類の遊離ラジカル源を添加し反応させることによりその末端構造を変換する方法である。   That is, the present invention is a method for converting the terminal structure of a polymer by adding at least one chain transfer agent and at least one free radical source and reacting them.

本発明の別の態様は、下記一般式(1)で表される末端構造を有する重合体に少なくとも一種類の連鎖移動剤と少なくとも一種類の遊離ラジカル源を添加し反応させることによりその末端構造を変換する方法である。

Figure 2006002096
(式中Rは置換もしくは非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、飽和または不飽和の炭素環または複素環、アルコキシ基、窒素原子を介して結合する複素環を示す。) Another aspect of the present invention is that the terminal structure is obtained by adding at least one chain transfer agent and at least one free radical source to a polymer having a terminal structure represented by the following general formula (1). Is a way to convert
Figure 2006002096
(Wherein R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, saturated or unsaturated carbocyclic or heterocyclic ring, alkoxy group, or a heterocyclic ring bonded via a nitrogen atom.)

本発明のさらに別の態様は、少なくとも一種類のエチレン性不飽和モノマー、少なくとも一種類の遊離ラジカル源、下記一般式(2)または(3)で表されるRAFT試薬から選ばれる少なくとも一種類を含むラジカル重合系に、重合反応開始後に再度、少なくとも一種類の遊離ラジカル源(先に使用したものと同一のものであっても異なるものであってもよい)と少なくとも一種類の連鎖移動剤を添加し反応させることによる末端構造を変換する方法である。

Figure 2006002096
(式中R、Rはそれぞれ同一でも異なっても良く、置換もしくは非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、飽和の炭素環、不飽和の炭素環、芳香族、複素環、アルコキシ基、窒素原子を介して結合する複素環を示す。)
Figure 2006002096
(Rは式(2)と同じ、Rは置換もしくは非置換のアルキル基、アリール基または飽和炭素環または不飽和の炭素環もしくはアルコキシ基を示す。) Still another embodiment of the present invention provides at least one selected from at least one ethylenically unsaturated monomer, at least one free radical source, and a RAFT reagent represented by the following general formula (2) or (3). Into the radical polymerization system containing at least one kind of free radical source (which may be the same as or different from the one used earlier) and at least one kind of chain transfer agent after the polymerization reaction starts. It is a method of converting the terminal structure by adding and reacting.
Figure 2006002096
(Wherein R 2 and R 3 may be the same or different and each represents a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, saturated carbocyclic ring, unsaturated carbocyclic ring, aromatic group, heterocyclic ring, alkoxy group) Represents a heterocyclic ring bonded through a nitrogen atom.)
Figure 2006002096
(R 2 is the same as in formula (2), and R 4 represents a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, saturated carbocyclic ring, unsaturated carbocyclic ring or alkoxy group.)

本発明のさらに別の態様は、上記方法により末端構造を変換した重合体、特に分子量分布が1.4以下であり、膜厚1μmあたりの波長193nmの紫外線の吸光度が0.3以下となる重合体である。 Still another embodiment of the present invention is a polymer in which the terminal structure is converted by the above method, in particular, a molecular weight distribution of 1.4 or less, and a weight at which the absorbance of ultraviolet rays having a wavelength of 193 nm per 1 μm film thickness is 0.3 or less. It is a coalescence.

本発明によれば、リビングラジカル重合に用いたいわゆるRAFT試薬由来の末端基の変換が可能であり、特定波長の紫外線透過率が変換以前より高められた重合体を提供できる。本発明をArFエキシマレーザーによるリソグラフィープロセス用のレジスト樹脂に適用した場合、末端基に起因する重合体透過率低下を改善することができる。 According to the present invention, a terminal group derived from a so-called RAFT reagent used for living radical polymerization can be converted, and a polymer having a higher ultraviolet transmittance at a specific wavelength than before conversion can be provided. When the present invention is applied to a resist resin for an lithography process using an ArF excimer laser, it is possible to improve a decrease in polymer transmittance due to terminal groups.

以下、本発明を詳細に説明する。まず本発明に係る処理の対象である重合体であるが、公知の方法により重合開始剤の存在下で重合反応を行うことによって得ることができる。重合体は単独重合体でも2元以上の共重合体でもよく、更に共重合体の場合その配列状態はランダムでもブロックでもよい。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the polymer that is the subject of the treatment according to the present invention can be obtained by conducting a polymerization reaction in the presence of a polymerization initiator by a known method. The polymer may be a homopolymer or a copolymer of two or more, and in the case of a copolymer, the arrangement state may be random or block.

その原料となるモノマーは、重合可能であれば特に制限はされないが、エチレン性不飽和モノマー、特に重合体をArFレジスト樹脂として用いる場合(メタ)アクリル酸の脂環式構造エステル化合物を用いることが透明性、ドライエッチング耐性、密着性等のレジスト性能を引き出す点で好ましい。例えば、アダマンタン、ノルボルナンラクトン、γ−ブチロラクトンおよびこれらの脂環式環上にアルキル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基などの置換基を有する誘導体の(メタ)アクリル酸エステルである。具体的に例示するならば、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−エチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(メタ)アクリレート、ノルボルナンカルボラクチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレートなどがある。 The monomer used as the raw material is not particularly limited as long as it can be polymerized, but an ethylenically unsaturated monomer, in particular, when using a polymer as an ArF resist resin, use of an alicyclic structure ester compound of (meth) acrylic acid. This is preferable in terms of extracting resist performance such as transparency, dry etching resistance and adhesion. Examples thereof include (meth) acrylic acid esters of adamantane, norbornane lactone, γ-butyrolactone, and derivatives having substituents such as an alkyl group, a hydroxyl group, and a carboxyl group on these alicyclic rings. Specifically, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, α-hydroxy-γ-butyrolactone (meth) acrylate, norbornane carbolactyl (meta ) Acrylate, 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, and the like.

本発明に係る重合体の重量平均分子量は特に限定されないが、レジスト材料としての効果を発揮させる点で2000〜300000が好ましく、さらに好ましくは3000〜30000である。Mw/Mnで表される分子量分布も特に限定されないが、ラインエッジラフネス改善の点で1.6以下が好ましく、さらに好ましくは1.4以下、特に好ましくは1.3以下である。 Although the weight average molecular weight of the polymer which concerns on this invention is not specifically limited, 2000-300000 are preferable at the point which exhibits the effect as a resist material, More preferably, it is 3000-30000. The molecular weight distribution represented by Mw / Mn is not particularly limited, but is preferably 1.6 or less, more preferably 1.4 or less, and particularly preferably 1.3 or less in terms of improving line edge roughness.

本発明に係る処理の対象である重合体を得るために使用できるラジカル重合開始剤の種類は特に限定されないが、熱によりラジカルを発生する開始剤が好ましく、例示するなら2,2´−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)などの2,2´−アゾビスブチロニトリル類、2,2´−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などの2,2´−アゾビスバレロニトリル類、2,2´−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)などの2,2´−アゾビスプロピオニトリル類、1,1´−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)などの1,1´−アゾビス−1−アルカンニトリル類、2,2−アゾビス(イソ酪酸)ジメチルなどのアゾ化合物やジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、α、α’−ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3などのジアルキルパーオキサイド類、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサンなどのパーオキシエステル類、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレート、などのパーオキシケタール類、クメンヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルシクロヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ベンゾイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド類、ビス(t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート類など有機過酸化物のラジカル重合開始剤が使用できる。特に好ましくは入手と取り扱いの容易なAIBNである。 The kind of the radical polymerization initiator that can be used to obtain the polymer that is the object of the treatment according to the present invention is not particularly limited, but an initiator that generates a radical by heat is preferable. For example, 2,2′-azobis 2,2'-azobisbutyronitriles such as isobutyronitrile (AIBN) and 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4 -Dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisvaleronitriles, 2,2'-azobis (2-hydroxymethylpropionitrile), etc. 1,2′-azobispropionitriles, 1,1′-azobis-1-alkanenitriles such as 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2 Azo compounds such as azobis (isobutyric acid) dimethyl, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, α, α′-bis (t-butylperoxy-m-isopropyl) benzene, Dialkyl peroxides such as 2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3, t-butylperoxybenzoate, t-butylperoxyacetate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylper) Peroxyesters such as oxy) hexane, ketone peroxides such as cyclohexanone peroxide, 3,3,5-trimethylcyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide, 2,2-bis (4,4-di-t- Butylperoxycyclohexyl) propane, 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) valate, and the like. Oxyketals, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, hydroperoxides such as 2,5-dimethylcyclohexane-2,5-dihydroperoxide, benzoyl peroxide, decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, Organic peroxide radical polymerization initiators such as diacyl peroxides such as 2,4-dichlorobenzoyl peroxide and peroxydicarbonates such as bis (t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate can be used. Particularly preferred is AIBN which is easy to obtain and handle.

狭分散度の重合体を得るために添加される薬剤は特に限定されるものではないが、この目的でRAFT試薬が特に好ましく用いられる。RAFT試薬としては上記一般式(2)または(3)で表されるもので重合を制御できるものであれば特に限定はされないが、(メタ)アクリル酸エステルモノマーの重合の場合、好ましくは下記一般式(4)〜(11)に示す化合物である。

Figure 2006002096
The agent added to obtain a polymer having a narrow degree of dispersion is not particularly limited, but the RAFT reagent is particularly preferably used for this purpose. The RAFT reagent is not particularly limited as long as it is a polymer represented by the above general formula (2) or (3) and can control polymerization, but in the case of polymerization of a (meth) acrylate monomer, Compounds represented by formulas (4) to (11).
Figure 2006002096

本発明に係わる重合体の重合の形態としては、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等、特に制限はないが、重合物の取り扱いの利便性から生成する共重合物を溶解する溶剤を用いた溶液重合で反応を行うことが好ましい。溶液重合に用いる溶剤を例示するならば、エーテル類、ケトン類などが挙げられ、好ましくは重合温度付近もしくはそれ以上に沸点をもつエーテル類、さらに好ましくは1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。重合時のモノマー濃度は特に限定されないが取り扱いの利便性より10〜70重量%の範囲が好ましく、さらに好ましくは20〜60重量%である。重合反応温度は使用するモノマーの種類、開始剤の種類によるが、0℃以上150℃以下の一般的なラジカル重合の温度であってモノマーの分解しない温度が望ましい。 The form of polymerization of the polymer according to the present invention is not particularly limited, such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc., but a solvent that dissolves the copolymer produced from the convenience of handling the polymer. It is preferable to carry out the reaction by solution polymerization using. Examples of solvents used for solution polymerization include ethers and ketones, preferably ethers having a boiling point near or above the polymerization temperature, more preferably 1,4-dioxane, tetrahydrofuran and the like. . Although the monomer concentration at the time of polymerization is not particularly limited, it is preferably in the range of 10 to 70% by weight, more preferably 20 to 60% by weight for convenience of handling. Although the polymerization reaction temperature depends on the type of monomer used and the type of initiator, it is preferably a general radical polymerization temperature of 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, at which the monomer does not decompose.

高分子末端基変換のために投入する遊離ラジカル源については、ドーマント種を活性化させられるものであれば特に制限はないが、例えば、前記のアゾ化合物もしくは有機過酸化物のようなラジカル重合開始剤が使用できる。その使用量は、反応系の全内容物に対して0.1重量%〜50重量%が有効であるが、重合体の精製工程までを考慮すると0.1重量%〜20重量%が好ましい。遊離ラジカル源の投入時期については重合反応の開始後、できる限り残存モノマーの少ない状態の時期でもよいが、再沈澱等の後処理操作を施し精製した重合体を再び溶媒に溶かした後が好ましい。投入時もしくは投入後の反応温度については遊離ラジカル源よりラジカルが発生する温度であればよい。 There is no particular limitation on the free radical source to be input for polymer end group conversion as long as it can activate the dormant species. For example, radical polymerization initiation such as the above-mentioned azo compound or organic peroxide is started. The agent can be used. The amount used is preferably 0.1% by weight to 50% by weight with respect to the entire contents of the reaction system, but is preferably 0.1% by weight to 20% by weight in consideration of the purification step of the polymer. The timing of introducing the free radical source may be the time when the residual monomer is as small as possible after the start of the polymerization reaction, but it is preferable that the polymer purified by performing post-treatment such as reprecipitation is dissolved again in the solvent. About the reaction temperature at the time of injection | throwing-in or after injection | throwing, what is necessary is just the temperature which a radical generate | occur | produces from a free radical source.

同じく高分子末端基変換のために投入する連鎖移動剤については、ラジカルにより連鎖反応を誘発できるものであれば特に限定はされないが、重合体活性ラジカル末端との接触により透過率を損なわない置換基を高分子末端に結合させるものが好ましく、下記一般式(12)で表される連鎖移動剤を使用することが出来る。

Figure 2006002096
(式中Rは炭素数1〜20のアルキル基) Similarly, the chain transfer agent to be introduced for polymer end group conversion is not particularly limited as long as it can induce a chain reaction by a radical, but the substituent does not impair the transmittance by contact with the polymer active radical end. Is preferably bonded to the polymer terminal, and a chain transfer agent represented by the following general formula (12) can be used.
Figure 2006002096
(Wherein R 5 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms)

前記式(12)で表される連鎖移動剤の具体例として、t−ドデシルメルカプタン、2−ブタンチオール、1−ブタンチオール、1−オクタンチオール、1−デカンチオール、シクロヘキサンチオール、2−メチル−1−プロパンチオールなどが利用できる。特に好ましくは入手と取り扱いの容易なt−ドデシルメルカプタンである。その使用量は、反応系の全内容物に対して0.1重量%〜50重量%が有効であるが、重合体の精製工程までを考慮すると0.1重量%〜20重量%が好ましい。その投入時期に関しても特に限定はしないが、高分子末端基変換のために投入する遊離ラジカル源と同時、もしくはそれ以前が好ましい。 Specific examples of the chain transfer agent represented by the formula (12) include t-dodecyl mercaptan, 2-butanethiol, 1-butanethiol, 1-octanethiol, 1-decanethiol, cyclohexanethiol, 2-methyl-1 -Propanethiol etc. can be used. Particularly preferred is t-dodecyl mercaptan which is easy to obtain and handle. The amount used is preferably 0.1% by weight to 50% by weight with respect to the entire contents of the reaction system, but is preferably 0.1% by weight to 20% by weight in consideration of the purification step of the polymer. There is no particular limitation on the timing of the charging, but it is preferably at the same time as or before the free radical source to be charged for polymer end group conversion.

末端変換の反応時間について特に限定はされないが、遊離ラジカル源半減期以上の時間が好ましい。反応後、再沈澱等の後処理操作を施し精製することにより、本発明の重合体を単離することができる。 The reaction time for terminal conversion is not particularly limited, but a time longer than the free radical source half-life is preferred. After the reaction, the polymer of the present invention can be isolated by performing a post-treatment operation such as reprecipitation and purifying it.

本発明の効果については、可視・紫外線吸収スペクトル測定において末端基由来ピークの吸光度変化から判断することができる。また、末端構造に由来するシグナルが重合体中の末端構造以外のシグナルと重ならない場合はNMR測定から末端にRAFT試薬由来する残基が存在する割合X(%)を次式により算出できる。

Figure 2006002096
(プロトンNMR測定における、末端基に由来するシグナルの積分値をA、末端基以外で重合体全体のプロトンシグナルに由来するシグナルの積分値をB、RAFT試薬由来の末端残基1個あたりのプロトン数をR、重合体中の計算上のプロトン数(GPC測定によるMnの値より導いた重合度とカーボンNMR測定による求まる重合体の平均分子組成より算出する)をPとする。) About the effect of this invention, it can judge from the light absorbency change of the peak derived from a terminal group in visible and ultraviolet absorption spectrum measurement. Further, when the signal derived from the terminal structure does not overlap with a signal other than the terminal structure in the polymer, the ratio X (%) at which the residue derived from the RAFT reagent is present at the terminal can be calculated from the NMR measurement by the following formula.
Figure 2006002096
(In proton NMR measurement, the integrated value of the signal derived from the terminal group is A, the integrated value of the signal derived from the proton signal of the whole polymer other than the terminal group is B, and the proton per terminal residue derived from the RAFT reagent. The number is R, and the number of protons calculated in the polymer is P (calculated from the degree of polymerization derived from the Mn value by GPC measurement and the average molecular composition of the polymer obtained by carbon NMR measurement).

またプロトンNMRでの解析が困難である場合、燃焼フラスコ−イオンクロマト分析により硫黄分の測定を行うことで末端構造の定量も可能である。この場合、密閉フラスコ内で完全燃焼させた重合体燃焼物のイオン分を純水に溶解させ、その水溶液中の硫酸イオンをイオンクロマトにより定量することで求められる。   If analysis by proton NMR is difficult, the terminal structure can be quantified by measuring the sulfur content by combustion flask-ion chromatography analysis. In this case, the ion content of the polymer combustion product completely burned in the closed flask is dissolved in pure water, and the sulfate ion in the aqueous solution is determined by ion chromatography.

本発明における変換反応を繰り返し行うことで、末端の変換率をより高めることが可能である。例えば、第一の変換反応後の反応溶液中に直接、ラジカル源並びに連鎖移動剤を投入し第二の反応を開始しても良いし、第一の変換反応と第二の変換反応の間に再沈などの精製工程を挟んでも良い。しかし、通常は1回の反応で変換前の重合体と歴然とした差を有する重合体を得ることができる。 By repeatedly performing the conversion reaction in the present invention, the terminal conversion rate can be further increased. For example, the radical source and the chain transfer agent may be directly added to the reaction solution after the first conversion reaction to start the second reaction, or between the first conversion reaction and the second conversion reaction. A purification step such as reprecipitation may be interposed. However, it is usually possible to obtain a polymer having a clear difference from the polymer before conversion in one reaction.

本発明に係わる重合体の処理方法が、特定の紫外光領域において透明性の高い重合体を与えるメカニズムについては完全には明らかにはなっていないが、概ね以下のように考えられる。
まず遊離ラジカル源から発生するラジカルが上記一般式(1)で表される重合体末端のチオカルボニル構造の硫黄原子に付加することにより、RAFT末端が再活性化され重合体鎖から脱離する。このときRAFT末端の脱離した重合体末端は活性ラジカルであり、反応系内の様々な物質と反応する可能性を有する。例示するなら、
・第一に溶存酸素による失活。
・第二に溶媒への連鎖移動。
・第三に残存する重合性単量体との反応。
・第四に添加した遊離ラジカル源から発生するラジカルとの再結合。
・第五に連鎖移動剤への連鎖移動。
・第六に反応の進行により発生する活性となった連鎖移動剤ラジカルとの再結合。
・第七に活性となった重合体末端同士の再結合。
・第八に再活性化され重合体鎖から脱離したRAFT試薬構造物に再び付加。
などが主な可能性として挙げられる。
そのうち第一から第三の可能性については、それぞれ、窒素置換、連鎖移動を起こし難い溶媒種の利用、重合体の精製等の方法によりある程度回避できる。
第四の可能性は先に述べた(特許文献3)の反応に該当し、この可能性を優勢とする為には瞬間的に多量の遊離ラジカル源を分解させる条件、すなわち熱分解性のラジカル発生剤を用いた場合、大量の遊離ラジカル源を半減期の短くなる温度で用いることになる。これは非常に無駄が多く、効率的とは言えない。更に本研究の目的である透過率を満足させる場合、限られた構造の遊離ラジカル源を選択しなければならない。
そこで本研究者は第五、第六の可能性を取り入れることに思い至った。連鎖移動剤の例としてはメルカプタン類、四ハロゲン化炭素、ジフェニルジスルフィド、テトラアルキルチウラムジスルフィド等があるが、重合体末端ラジカルから連鎖移動を受ける能力を有するものであれば利用可能である。しかし、重合体の透過率、経時安定性を考慮する場合、レジスト樹脂として利用する場合、メルカプタン類が最も良い効果を与える。
第七、第八の可能性については連鎖移動剤を過剰に存在させることにより無視できる。
以上が効率的透過率の改善を可能とした理由と考えられ、本発明の根幹をなすものである。
Although the mechanism by which the polymer processing method according to the present invention gives a highly transparent polymer in a specific ultraviolet light region is not completely clarified, it is generally considered as follows.
First, radicals generated from a free radical source are added to the sulfur atom of the thiocarbonyl structure at the polymer terminal represented by the general formula (1), whereby the RAFT terminal is reactivated and detached from the polymer chain. At this time, the polymer terminal from which the RAFT terminal has been detached is an active radical, and has the possibility of reacting with various substances in the reaction system. To illustrate,
・ First, inactivation due to dissolved oxygen.
Second, chain transfer to solvent.
Third, reaction with the remaining polymerizable monomer.
-Recombination with radicals generated from a fourth source of free radicals.
・ Fifth, chain transfer to chain transfer agent.
Sixth, recombination with the chain transfer agent radical that became active as the reaction progressed.
• Seventh active recombination of polymer ends.
• Re-added to the RAFT reagent structure that was eighth reactivated and detached from the polymer chain.
These are the main possibilities.
Of these, the first to third possibilities can be avoided to some extent by methods such as nitrogen substitution, use of solvent species that do not easily cause chain transfer, and polymer purification.
The fourth possibility corresponds to the reaction described above (Patent Document 3), and in order to make this possibility dominant, the condition for instantaneously decomposing a large amount of free radicals, that is, a thermally decomposable radical When the generator is used, a large amount of free radical source is used at a temperature at which the half-life is shortened. This is very wasteful and not efficient. Furthermore, in order to satisfy the transmittance, which is the purpose of this study, a free radical source with a limited structure must be selected.
Therefore, this researcher came up with the fifth and sixth possibilities. Examples of chain transfer agents include mercaptans, carbon tetrahalides, diphenyl disulfides, tetraalkylthiuram disulfides, and the like. Any chain transfer agent having the ability to undergo chain transfer from a polymer terminal radical can be used. However, when considering the transmittance of the polymer and stability over time, mercaptans give the best effect when used as a resist resin.
The seventh and eighth possibilities can be ignored by making the chain transfer agent present in excess.
The above is considered to be the reason why the efficient transmittance can be improved, and forms the basis of the present invention.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限を受けるものではない。なお、実施例および比較例中の物性等は以下の方法により測定した。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not restrict | limited at all by these examples. In addition, the physical property etc. in an Example and a comparative example were measured with the following method.

(数平均分子量)
20mgの共重合体を5mlのテトラヒドロフランに溶解し、0.5μmのメンブランフィルターで濾過した試料溶液をShodex社製ゲル・パーミエイション・クロマトゲラフィーGPC−101を用いて測定した。分離カラムはShodexGPC
KF−G、KF−805、KF−803、KF−802を直列して用い、溶媒はテトラヒドロフラン、流量1.0ml/min、検出器は示差屈折計、測定温度40℃、注入量0.1ml、標準ポリマーとしてスチレンを使用した。
(Number average molecular weight)
A sample solution obtained by dissolving 20 mg of the copolymer in 5 ml of tetrahydrofuran and filtered through a 0.5 μm membrane filter was measured using a gel permeation chromatography chromatography GPC-101 manufactured by Shodex. Separation column is ShodexGPC
KF-G, KF-805, KF-803, KF-802 are used in series, the solvent is tetrahydrofuran, the flow rate is 1.0 ml / min, the detector is a differential refractometer, the measurement temperature is 40 ° C., the injection amount is 0.1 ml, Styrene was used as the standard polymer.

(重合体末端構造)
H−NMRの測定により求めた。この測定は、日本電子(株)製JNM−AL400型FT−NMRを用いて試料の約15質量%の重クロロホルムを直径5mmのチューブに入れ64回の積算でおこなった。
(Polymer terminal structure)
It calculated | required by the measurement of < 1 > H-NMR. This measurement was carried out 64 times by placing about 15% by mass of deuterated chloroform in a 5 mm diameter tube using JNM-AL400 FT-NMR manufactured by JEOL.

(吸光度測定)
重合体のシクロヘキサノン溶液を厚さ1mmの石英板に回転塗布後90℃で90秒間ベークすることで石英板上に膜厚1μmの重合体膜を作成した。重合体膜サンプルの波長193nmである紫外線吸光度の測定は日本分光製紫外可視分光光度計V−570型を用い、重合体膜の塗布されていない石英板をリファレンスにしておこなった。
(Absorbance measurement)
A polymer cyclohexanone solution was spin-coated on a 1 mm thick quartz plate and baked at 90 ° C. for 90 seconds to form a 1 μm thick polymer film on the quartz plate. The UV absorbance of the polymer film sample having a wavelength of 193 nm was measured using a UV-visible spectrophotometer model V-570 manufactured by JASCO Corporation, with reference to a quartz plate to which no polymer film was applied.

合成例〔末端基に添加剤残基を有する重合体の製造〕
2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート96.4g、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンメタクリレート35.0g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート48.6g、アゾビスイソブチロニトリル4.3g、ピロール−1−チオカルボニルジスルフィド7.5g、ジオキサン270gを反応器に仕込み脱気処理後、反応温度70℃で12時間重合反応を行った。次に反応液をテトラヒドロフラン740gで希釈した後、9000gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフランに溶解させ、精製を繰り返すことで所望の樹脂160gを得た。
Synthesis Example (Production of polymer having additive residue in terminal group)
2-methyl-2-adamantyl methacrylate 96.4 g, α-hydroxy-γ-butyrolactone methacrylate 35.0 g, 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate 48.6 g, azobisisobutyronitrile 4.3 g, pyrrole-1- A reactor was charged with 7.5 g of thiocarbonyl disulfide and 270 g of dioxane, and after deaeration treatment, a polymerization reaction was carried out at a reaction temperature of 70 ° C. for 12 hours. Next, the reaction solution was diluted with 740 g of tetrahydrofuran, and then poured into 9000 g of a hexane / tetrahydrofuran mixed solvent (weight ratio 9: 1), and the resulting precipitate was filtered off for purification. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in tetrahydrofuran, and purification was repeated to obtain 160 g of a desired resin.

実施例1〔連鎖移動剤を用いた末端基処理〕
前記合成例において合成した重合体4.0gをジオキサン6.0gに溶解させ反応器に仕込み脱気処理後、加熱し75℃に到達したところでt−ドデシルメルカプタン0.43g、アゾビスイソブチロニトリル0.35gを投入し75℃で7時間反応を行った。次に反応液をテトラヒドロフラン17gで希釈した後、200gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフラン16gに溶解させ、180gのメタノールに注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで再度精製を行い、所望の樹脂3.5gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は19%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.28であった。
Example 1 [Terminal group treatment using a chain transfer agent]
4.0 g of the polymer synthesized in the above synthesis example was dissolved in 6.0 g of dioxane, charged into a reactor, degassed, heated, and when heated to 75 ° C., 0.43 g of t-dodecyl mercaptan, azobisisobutyronitrile. 0.35 g was added and reacted at 75 ° C. for 7 hours. Next, the reaction solution was diluted with 17 g of tetrahydrofuran, and then poured into 200 g of a mixed solvent of hexane / tetrahydrofuran (weight ratio 9: 1), and the resulting precipitate was filtered off for purification. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in 16 g of tetrahydrofuran, poured into 180 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off again to obtain 3.5 g of the desired resin. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the above-mentioned 1 H-NMR integration ratio was 19%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.28.

実施例2〔連鎖移動剤を用いた末端基処理の繰り返し〕
前記実施例1において処理した重合体2.0gをジオキサン3.0gに溶解させ反応器に仕込み脱気処理後、加熱し75℃に到達したところでt−ドデシルメルカプタン0.22g、アゾビスイソブチロニトリル0.18gを投入し75℃で7時間反応を行った。次に反応液をテトラヒドロフラン8.5gで希釈した後、100gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフラン8.0gに溶解させ、90gのメタノールに注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで再度精製を行い、所望の樹脂1.8gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は12%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.27であった。
Example 2 [Repeated end group treatment with chain transfer agent]
2.0 g of the polymer treated in Example 1 was dissolved in 3.0 g of dioxane, charged into a reactor, degassed, heated and reached 75 ° C., 0.22 g of t-dodecyl mercaptan, azobisisobutyro 0.18 g of nitrile was added and the reaction was carried out at 75 ° C. for 7 hours. Next, the reaction solution was diluted with 8.5 g of tetrahydrofuran and then poured into 100 g of a mixed solvent of hexane / tetrahydrofuran (weight ratio 9 to 1), and the resulting precipitate was filtered off for purification. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in 8.0 g of tetrahydrofuran, poured into 90 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off again to obtain 1.8 g of the desired resin. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the 1 H-NMR integration ratio described above was 12%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.27.

比較例1〔通常のラジカル重合〕
反応容器にジオキサン14gを仕込み、滴下層に2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート9.6g、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンメタクリレート3.5g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート4.9g、アゾビスイソブチロニトリル1.4g、ジオキサン14gを仕込み、脱気処理後、反応容器を70℃に保持し滴下層から2時間で滴下を行った。4時間熟成した後反応液をテトラヒドロフラン74gで希釈した後、900gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフランに溶解させ、精製を繰り返すことで所望の樹脂14gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が5000、Mw/Mn(分子量分布)は1.9であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は0%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.26であった。
Comparative Example 1 [Normal radical polymerization]
A reaction vessel was charged with 14 g of dioxane, and 9.6 g of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 3.5 g of α-hydroxy-γ-butyrolactone methacrylate, 4.9 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, azobisiso 1.4 g of butyronitrile and 14 g of dioxane were charged, and after deaeration treatment, the reaction vessel was kept at 70 ° C. and dropped from the dropping layer in 2 hours. After aging for 4 hours, the reaction solution was diluted with 74 g of tetrahydrofuran and then poured into 900 g of a hexane / tetrahydrofuran mixed solvent (weight ratio 9 to 1), and the resulting precipitate was purified by filtration. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in tetrahydrofuran and purified repeatedly to obtain 14 g of the desired resin. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 5000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.9. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the above-mentioned 1 H-NMR integration ratio was 0%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.26.

比較例2〔末端基の変換処理を行なわない重合体の製造〕
合成例1において合成した重合体4.0gをジオキサン6.0gとテトラヒドロフランテトラヒドロフラン17gで希釈した後、200gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフラン16gに溶解させ、180gのメタノールに注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで再度精製を行い、所望の樹脂3.6gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は61%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.36であった。
Comparative Example 2 [Production of polymer without end group conversion treatment]
4.0 g of the polymer synthesized in Synthesis Example 1 is diluted with 6.0 g of dioxane and 17 g of tetrahydrofuran and then poured into 200 g of a mixed solvent of hexane / tetrahydrofuran (weight ratio 9 to 1), and the resulting precipitate is filtered off. Purification was performed. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in 16 g of tetrahydrofuran, poured into 180 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off again to obtain 3.6 g of the desired resin. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The ratio of having a pyrrole structure in the terminal group determined from the above-mentioned 1 H-NMR integration ratio was 61%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.36.

比較例3〔連鎖移動剤を用いない末端基処理〕
合成例1において合成した重合体4.0gをジオキサン6.0gに溶解させ反応器に仕込み脱気処理後、加熱し75℃に到達したところでアゾビスイソブチロニトリル0.35gを投入し75℃で7時間反応を行った。次に反応液をテトラヒドロフラン17gで希釈した後、200gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフラン16gに溶解させ、180gのメタノールに注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで再度精製を行い、所望の樹脂3.5gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は23%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.31であった。
Comparative Example 3 [End group treatment without chain transfer agent]
4.0 g of the polymer synthesized in Synthesis Example 1 was dissolved in 6.0 g of dioxane, charged into a reactor, degassed, heated, and when it reached 75 ° C., 0.35 g of azobisisobutyronitrile was added and 75 ° C. The reaction was carried out for 7 hours. Next, the reaction solution was diluted with 17 g of tetrahydrofuran, and then poured into 200 g of a mixed solvent of hexane / tetrahydrofuran (weight ratio 9: 1), and the resulting precipitate was filtered off for purification. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in 16 g of tetrahydrofuran, poured into 180 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off again to obtain 3.5 g of the desired resin. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the integration ratio of 1 H-NMR described above was 23%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.31.

比較例4〔連鎖移動剤を用いない末端基処理の繰り返し〕
前記比較例3において処理した重合体2.0gをジオキサン3.0gに溶解させ反応器に仕込み脱気処理後、加熱し75℃に到達したところでアゾビスイソブチロニトリル0.18gを投入し75℃で7時間反応を行った。次に反応液をテトラヒドロフラン8.5gで希釈した後、100gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフラン8.0gに溶解させ、90gのメタノールに注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで再度精製を行い、所望の樹脂1.8gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は14%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.30であった。
Comparative Example 4 [Repeated end group treatment without chain transfer agent]
2.0 g of the polymer treated in Comparative Example 3 was dissolved in 3.0 g of dioxane, charged into a reactor, degassed, heated and reached 75 ° C., and 0.18 g of azobisisobutyronitrile was added. The reaction was carried out at 7 ° C. for 7 hours. Next, the reaction solution was diluted with 8.5 g of tetrahydrofuran and then poured into 100 g of a mixed solvent of hexane / tetrahydrofuran (weight ratio 9 to 1), and the resulting precipitate was filtered off for purification. The collected precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in 8.0 g of tetrahydrofuran, poured into 90 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off again to obtain 1.8 g of the desired resin. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the 1 H-NMR integration ratio described above was 14%, and the absorbance per 1 μm film thickness of the resin was 0.30.

比較例5〔連鎖移動剤を用いない末端基処理〕
比較例3で用いたアゾビスイソブチロニトリルの使用量を2倍にした以外は同様の操作により樹脂3.5gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は22%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.30であった。
Comparative Example 5 [End group treatment without chain transfer agent]
3.5 g of resin was obtained by the same operation except that the amount of azobisisobutyronitrile used in Comparative Example 3 was doubled. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the above-mentioned 1 H-NMR integration ratio was 22%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.30.

比較例6〔連鎖移動剤を用いない末端基処理〕
比較例5で得られた樹脂を用い比較例3で用いたアゾビスイソブチロニトリルの使用量を2倍にした以外は同様の操作により樹脂3.5gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は15%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.30であった。
Comparative Example 6 [Terminal Group Treatment without Chain Transfer Agent]
3.5 g of resin was obtained by the same operation except that the amount of azobisisobutyronitrile used in Comparative Example 3 was doubled using the resin obtained in Comparative Example 5. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the above-mentioned 1 H-NMR integration ratio was 15%, and the absorbance per 1 μm film thickness of the resin was 0.30.

実施例3〔重合と連続して末端基処理〕
2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート48.2g、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンメタクリレート17.5g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート24.3g、アゾビスイソブチロニトリル2.1g、ピロール−1−チオカルボニルジスルフィド3.7g、ジオキサン135gを反応器に仕込み脱気処理後、反応温度70℃で12時間重合反応を行った。続いてt−ドデシルメルカプタン9.7g、アゾビスイソブチロニトリル7.8gを投入し、さらに75℃で7時間反応を行った。次に反応液をテトラヒドロフラン370gで希釈した後、4500gのヘキサン/テトラヒドロフラン混合溶媒(重量比9対1)に注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで精製を行った。回収した沈澱物を減圧乾燥後、テトラヒドロフランに溶解させ、180gのメタノールに注ぎ、生じた沈澱物をろ別することで再度精製を行い、所望の樹脂82gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところMn(数平均分子量)が8000、Mw/Mn(分子量分布)は1.2であった。上述のH−NMRの積分比より求めた末端基にピロール構造を有する割合は22%、樹脂の膜厚1μmあたりの吸光度は0.28であった。
Example 3 [End group treatment continuously with polymerization]
2-methyl-2-adamantyl methacrylate 48.2 g, α-hydroxy-γ-butyrolactone methacrylate 17.5 g, 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate 24.3 g, azobisisobutyronitrile 2.1 g, pyrrole-1- A reactor was charged with 3.7 g of thiocarbonyl disulfide and 135 g of dioxane, and after deaeration treatment, a polymerization reaction was performed at a reaction temperature of 70 ° C. for 12 hours. Subsequently, 9.7 g of t-dodecyl mercaptan and 7.8 g of azobisisobutyronitrile were added and further reacted at 75 ° C. for 7 hours. Next, the reaction solution was diluted with 370 g of tetrahydrofuran, poured into 4500 g of a hexane / tetrahydrofuran mixed solvent (weight ratio of 9: 1), and the resulting precipitate was separated by filtration for purification. The recovered precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in tetrahydrofuran, poured into 180 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off again to obtain a desired resin of 82 g. GPC analysis of the recovered polymer revealed that Mn (number average molecular weight) was 8000 and Mw / Mn (molecular weight distribution) was 1.2. The proportion having a pyrrole structure in the terminal group determined from the 1 H-NMR integration ratio described above was 22%, and the absorbance per 1 μm of the resin film thickness was 0.28.

Figure 2006002096
Figure 2006002096

表1に示すとおり、遊離ラジカル源と連鎖移動剤で末端処理した重合体の膜厚1μmあたりの波長193nmの吸光度は0.27〜0.28であり(実施例1〜3)、RAFT試薬を使用していないため狭分散でない重合体の吸光度(0.26。比較例1)に匹敵するものである。一方、末端処理を施さないものは0.36であり(比較例2)、遊離ラジカル源のみで処理したものも0.30にとどまった(比較例3〜6)。
As shown in Table 1, the absorbance at a wavelength of 193 nm per 1 μm film thickness of the polymer end-treated with a free radical source and a chain transfer agent is 0.27 to 0.28 (Examples 1 to 3). Since it is not used, the absorbance of the polymer which is not narrowly dispersed (0.26, Comparative Example 1) is comparable. On the other hand, 0.36 was not subjected to terminal treatment (Comparative Example 2), and only 0.30 was treated with a free radical source (Comparative Examples 3 to 6).

Claims (10)

重合体に少なくとも一種類の連鎖移動剤と少なくとも一種類の遊離ラジカル源を添加し反応させることによりその末端構造を変換する方法。   A method of converting the terminal structure of a polymer by adding at least one chain transfer agent and at least one free radical source to the polymer and reacting them. 重合体が下記一般式(1)で表される末端構造を有するものである請求項1に記載の方法。
Figure 2006002096
(式中Rは置換もしくは非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、飽和または不飽和の炭素環または複素環、アルコキシ基、窒素原子を介して結合する複素環を示す。)
The method according to claim 1, wherein the polymer has a terminal structure represented by the following general formula (1).
Figure 2006002096
(Wherein R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, saturated or unsaturated carbocyclic or heterocyclic ring, alkoxy group, or a heterocyclic ring bonded via a nitrogen atom.)
少なくとも一種類のエチレン性不飽和モノマー、少なくとも一種類の遊離ラジカル源、下記一般式(2)又は(3)で表されるRAFT試薬から選ばれる少なくとも一種類を含むラジカル重合系に、重合反応開始後に再度、少なくとも一種類の遊離ラジカル源(先に使用したものと同一のものであっても異なるものであってもよい)と少なくとも一種類の連鎖移動剤を添加し反応させることによる末端構造を変換する方法。
Figure 2006002096
(式中R、Rはそれぞれ同一でも異なっても良く、置換もしくは非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、飽和の炭素環、不飽和の炭素環、芳香族、複素環、アルコキシ基、窒素原子を介して結合する複素環を示す。)
Figure 2006002096
(Rは式(2)と同じ、Rは置換もしくは非置換のアルキル基、アリール基または飽和炭素環または不飽和の炭素環もしくはアルコキシ基を示す。)
Initiation of polymerization reaction in a radical polymerization system comprising at least one type of ethylenically unsaturated monomer, at least one type of free radical source, and at least one type selected from RAFT reagents represented by the following general formula (2) or (3) Later, the terminal structure by adding at least one kind of free radical source (which may be the same as or different from the one used earlier) and at least one kind of chain transfer agent to react with each other is obtained. How to convert.
Figure 2006002096
(Wherein R 2 and R 3 may be the same or different and each represents a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, saturated carbocyclic ring, unsaturated carbocyclic ring, aromatic group, heterocyclic ring, alkoxy group) Represents a heterocyclic ring bonded through a nitrogen atom.)
Figure 2006002096
(R 2 is the same as in formula (2), and R 4 represents a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, saturated carbocyclic ring, unsaturated carbocyclic ring or alkoxy group.)
遊離ラジカル源がアゾ化合物もしくは有機過酸化物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the free radical source is an azo compound or an organic peroxide. 連鎖移動剤が下記一般式(4)で表されるものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
Figure 2006002096
(式中Rは炭素数1〜20のアルキル基)
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the chain transfer agent is represented by the following general formula (4).
Figure 2006002096
(Wherein R 5 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms)
エチレン性不飽和モノマーの少なくとも一種類が(メタ)アクリル酸エステル化合物である請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 3 to 5, wherein at least one of the ethylenically unsaturated monomers is a (meth) acrylic acid ester compound. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法により末端構造を変換した重合体。   The polymer which converted the terminal structure by the method of any one of Claims 1-6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法により末端構造を変換した、分子量分布(Mw/Mn)が1.4以下であり、膜厚1μmあたりの波長193nmの紫外線の吸光度が0.3以下となる重合体。   The molecular weight distribution (Mw / Mn) obtained by converting the terminal structure by the method according to any one of claims 1 to 6 is 1.4 or less, and the absorbance of ultraviolet rays having a wavelength of 193 nm per 1 μm film thickness is 0.00. A polymer of 3 or less. 重量平均分子量が2000〜300000である請求項7または8に記載の重合体。   The polymer according to claim 7 or 8, having a weight average molecular weight of 2,000 to 300,000. 請求項7〜9のいずれか1項に記載の重合体のレジスト樹脂としての利用。




Use of the polymer according to any one of claims 7 to 9 as a resist resin.




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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019181228A1 (en) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社ダイセル Photoresist resin, production method for photoresist resin, photoresist resin composition, and pattern formation method
WO2023090656A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-25 (주)경인양행 Method for preparing polymer

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