JPH05148322A - 共重合体及びその製造方法 - Google Patents

共重合体及びその製造方法

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JPH05148322A
JPH05148322A JP33610291A JP33610291A JPH05148322A JP H05148322 A JPH05148322 A JP H05148322A JP 33610291 A JP33610291 A JP 33610291A JP 33610291 A JP33610291 A JP 33610291A JP H05148322 A JPH05148322 A JP H05148322A
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JP
Japan
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copolymer
molecular weight
random copolymer
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polymer
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Pending
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JP33610291A
Other languages
English (en)
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Osamu Watanabe
修 渡辺
Motoyuki Yamada
素行 山田
Fujio Yagihashi
不二夫 八木橋
Minoru Takamizawa
稔 高見沢
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/08Styrene

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レジスト材料としての要求性能を満たす、新
規な狭分散性のランダム共重合体及びその製造方法を提
供すること。 【構成】 下記構造式化1 【化1】 (式中R1 は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基
であり、R2 及びR3 は炭素数1〜12のアルキル基で
ある)で表される繰り返し単位及び下記構造式化2 【化2】 で表される繰り返し単位を、各々共重合体ランダム鎖と
して有する狭分散ランダム共重合体、及び下記構造式化
3 【化3】 で表されるモノマーとスチレンモノマーとをアニオン重
合させることによる狭分散ランダム共重合体の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な共重合体及びそ
の製造方法に関し、特に機能性高分子として優れた、新
規なランダム共重合体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】機能性高分子はコンピューター等に使用さ
れるLSI(大規模集積回路)等を製造する際の高解像
度のリソグラフィー用レジスト材料として多く使用され
ている。LSIの製造技術の発展に伴い、近年LSIの
集積度が年々高密度化されている。そこで、係る高密度
化に対応できる高解像度及び高現像性等の要求性能を有
するレジスト材料が要求されている。
【0003】レジスト材料の解像度を高めるためには、
使用する高分子の分子量分布を狭くする(狭分散性)こ
とが有効であるということが理論的に知られている。従
って、高分子を任意の分子量に制御することは、ポリマ
ーをレジスト材料として使用する場合に極めて有効であ
る。
【0004】従来、このような要求に答えるレジスト材
料としてノボラック樹脂が使用されているが、この場
合、広く分布する分子量の分子を分別することによって
分子量を制御すること(分別手法)が行われていた(例
えば、特開昭62−121754号)。しかしながら、
このような分別手法は操作が複雑であるためレジスト材
料の製造に時間が掛かり、製造コスを上昇させるという
欠点があった。
【0005】一方、酸により容易に脱離される官能基を
有し、該官能基の脱離前後で溶解度が異なる化学増幅型
のレジスト材料は、その作業性が優れ、LSI等の製造
効率を向上させるために、種々検討されている。このよ
うな化学増幅型のレジスト材料としては、スチレン誘導
体が耐プラズマ性に優れるために好ましいということが
知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
ト材料に使用されるスチレン誘導体のポリマーは、従
来、ラジカル重合法或いは縮重合法により製造されてい
るため、分子量や分子量分布を制御することが難しく、
レジスト材料としての要求性能を十分に充たす狭分散性
のスチレン誘導体のポリマーを製造することが困難であ
った。そこで、本発明者等はポリスチレン誘導体につい
て鋭意研究した結果、レジスト材料としての要求性能を
満たす、新規な狭分散性の共重合体及びその製造方法を
見出し本発明に到達した。
【0007】従って、本発明の第1の目的は、レジスト
材料としての要求性能を満たす新規な狭分散性の共重合
体を提供することにある。本発明の第2の目的は、レジ
スト材料としての要求性能を満たすと共に、狭分散性且
つ、任意の分子量に制御することのできる、新規な共重
合体の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的
は、下記構造式化5
【化5】 (式中、R1 は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル
基であり、R2 及びR3 は炭素数1〜12のアルキル基
である)で表される繰り返し単位、及び下記構造式化6
【化6】 で表される繰り返し単位を、各々共重合体ランダム鎖と
して有する狭分散ランダム共重合体、及びその製造方法
によって達成された。
【0009】本発明における狭分散とは、共重合体の重
量平均分子量MW と数平均分子量Mn の比Mw/Mnが
1.03〜1.50であることを意味する。本発明の上
記化5及び化6の構造式で表される繰り返し単位を有す
るランダム共重合体は、下記構造式化7
【化7】 で表されるモノマーと下記構造式化8
【化8】 で表されるモノマーとをアニオン重合させることによっ
て容易に製造することができる。
【0010】本発明においては、化7の構造式で表され
るモノマーとスチレンモノマーとをアニオン重合させる
際に、狭分散性のランダム共重合体とする観点から、公
知のリビングアニオン開始剤を使用することが好ましい
が、特に有機金属化合物を用いることが好ましい。
【0011】上記の有機金属化合物としては、例えば、
n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、ナトリ
ウムナフタレン、ナフタレンカリウム、アントラセンナ
トリウム、α−メチルスチレンテトラマージナトリウ
ム、クミルカリウム、クミルセシウム等の有機アルカリ
金属等を挙げることができる。
【0012】本発明においては、非溶媒系又は有機溶媒
中においてアニオン重合を行わせることができるが、反
応速度を調整する等の観点から、有機溶媒中で重合を行
わせることが好ましい。上記の有機溶媒としては、ベン
ゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒、テトラヒドロ
フラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン等の環状エー
テル溶媒、ジメトキシエタン、n−ヘキサン、シクロヘ
キサン等の脂肪族炭化水素溶媒及びこれらの混合溶媒等
を挙げることができるが、特にテトラヒドロフランを使
用することが好ましい。
【0013】上記の有機溶媒中で重合反応を行わせる場
合のモノマー(前記の化7の構造式で表されるモノマー
及びスチレンモノマー)の濃度は1〜30重量%とする
ことが適当である。又、酸素等との反応を防止する観点
から、高真空下或いは窒素等の不活性ガスの存在下で反
応を行わせることが好ましい。反応を行わせる温度は−
78℃から反応溶液の沸点温度まで適宜選択することが
できるが、テトラヒドロフラン溶媒中で反応させる場合
は−78〜0℃の範囲が、又ベンゼン溶媒中では室温が
好ましい。
【0014】上記条件で、重合反応を約10分〜5時間
行わせることによって、化5及び化6の構造式で表され
る繰り返し単位を有するランダム共重合体を得ることが
できる。重合反応の停止は、例えば、メタノール、水、
メチルブロマイド等の停止剤を反応系に添加することに
よって行うことができ、これによって所望の分子量のラ
ンダム共重合体を容易に得ることができる。この場合、
重合反応中の活性末端はリビングアニオン特有の色を有
しているので、この色の有無により重合反応の停止を確
認することが容易である。
【0015】本発明のアニオン重合反応によればモノマ
ーが100%反応するので、使用するモノマーの量と添
加されるリビングアニオン開始剤のモル数(分子数)を
調整することにより、得られるポリマーの分子量を適宜
制御することもできる。
【0016】本発明においては、ランダム共重合体の数
平均分子量を500〜500,000の範囲とすること
が好ましいが、特に3,000〜300,000の範囲
とすることが好ましい。又、前記の化5又は化6の構造
式で表される繰り返し単位を任意の割合で含有する共重
合体を合成することができるが、通常は、化5で表され
る繰り返し単位/化6で表される繰り返し単位のモル比
が0.1〜99.9/99.9〜0.1とする。
【0017】ここで、共重合体の重量平均分子量
(MW )は、使用したモノマーの重量及びアニオン開始
剤のモル数(分子数)から容易に計算することができ、
又光散乱法によって測定することもできる。又、数平均
分子量(Mn)は膜浸透圧計を用いることにより、共重
合体の分子構造は赤外線(IR)スペクトル及び1 H−
NMRスペクトルによって容易に測定又は確認すること
ができる。更に、分子量分布はゲルパーミェーションク
ロマトグラフィー(GPC)によって容易に評価するこ
とができる。尚、共重合体のランダム性については、D
SCにより測定したTg(ガラス転移点)の測定によっ
て容易に確認することができる。
【0018】
【発明の効果】本発明の新規なランダム共重合体は分子
量分布が狭く単分散とすることができる上、任意の分子
量に制御することができるため、高解像度等のレジスト
材料としての要求性能を充たすと共に製造することも容
易である。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
【0020】実施例1.2リットルのフラスコに、溶媒
としてテトラヒドロフラン700ml、及び開始剤とし
てn−ブチルリチウム2×10-3モルを仕込み、混合し
た。得られた混合溶液を−78℃に冷却した後、該溶液
にp−tert−ブトキシスチレン20gとスチレン2
0gとを混合した溶液を添加し、攪拌しながら1時間重
合反応を行わせたところ、該反応溶液は赤色を呈した。
次いで、得られた反応溶液に反応停止剤としてメタノー
ルを添加して重合反応を停止させた後、該溶液をメタノ
ール中に注ぎ、得られた重合体を沈澱させ、分離乾燥さ
せて白色の重合体29.5gを得た。
【0021】得られた重合体の1 H−NMRの測定結果
及びGPC溶出曲線は図1及び図2に示した通りであ
る。更に、DSCにより測定したTgは110℃であっ
た。1 H−NMRの測定結果から上記の共重合体は、ス
チレン50%及びp−tert−ブトキシスチレン50
%からなる共重合体であることが確認された。又、膜浸
透圧測定法によって数平均分子量を測定したところ、
5.5×104 g/モルであった。更に、GPC溶出曲
線の結果から、単分散性が極めて高い(MW /Mn=
1.15)ことが確認された。
【0022】実施例2.2リットルのフラスコに、溶媒
としてテトラヒドロフラン1.5リットル及び開始剤と
してクミルカリウム1×10-2モルを仕込み、混合し
た。得られた混合溶液を−78℃に冷却した後、該溶液
にp−tert−ブトキシスチレン80gとスチレン2
0gとをテトラヒドロフラン200mlに溶解した溶液
を添加し、攪拌しながら2時間重合反応を行わせたとこ
ろ、反応溶液は赤色を呈した。次いで、得られた反応溶
液に反応停止剤としてメタノールを添加し、重合反応を
停止させた後該溶液をメタノール中に注いで得られた重
合体を沈澱させ、分離乾燥して白色の重合体79.5g
を得た。
【0023】得られた重合体を1 H−NMRによって測
定したところ、実施例1と同様の特性吸収が観測され
た。又、GPC溶出曲線は図3に示した通りであり、得
られた共重合体は極めて単分散性の高い(MW /Mn=
1.21)共重合体であることが確認された。更に、D
SCにより測定したTgは120℃であった。1 H−N
MRの結果から、上記の共重合体は、スチレン20%及
びp−tert−ブトキシスチレン80%からなる共重
合体であることが確認された。又、膜浸透圧測定法によ
って該共重合体の数平均分子量を測定したところ、1.
2×104 g/モルであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた重合体の1 H−NMR吸収
スペクトルを表す。
【図2】実施例1で得られた重合体のGPC溶出曲線を
表す。
【図3】実施例2で得られた重合体のGPC溶出曲線を
表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 素行 神奈川県川崎市高津区坂戸100−1 かな がわサイエンスパーク アールアンドデー ビル エ−12エフ 信越化学工業株式会社 コーポレートリサーチセンター内 (72)発明者 八木橋 不二夫 神奈川県川崎市高津区坂戸100−1 かな がわサイエンスパーク アールアンドデー ビル エ−12エフ 信越化学工業株式会社 コーポレートリサーチセンター内 (72)発明者 高見沢 稔 神奈川県川崎市高津区坂戸100−1 かな がわサイエンスパーク アールアンドデー ビル エ−12エフ 信越化学工業株式会社 コーポレートリサーチセンター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記構造式化1 【化1】 (式中R1 は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基
    であり、R2 及びR3 は炭素数1〜12のアルキル基で
    ある)で表される繰り返し単位及び下記構造式化2 【化2】 で表される繰り返し単位を、各々共重合体ランダム鎖と
    して有する狭分散ランダム共重合体。
  2. 【請求項2】 下記構造式化3 【化3】 で表されるモノマーと下記構造式化4 【化4】 で表されるモノマーとをアニオン重合させることを特徴
    とする請求項1に記載の狭分散ランダム共重合体の製造
    方法。
JP33610291A 1991-11-26 1991-11-26 共重合体及びその製造方法 Pending JPH05148322A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59199705A (ja) * 1983-04-28 1984-11-12 Toyo Soda Mfg Co Ltd フエノ−ル残基を有する狭分散高分子の製造方法
JPH03200811A (ja) * 1989-12-28 1991-09-02 Hitachi Chem Co Ltd 水酸基含有重合体の製造方法
JPH03277608A (ja) * 1990-03-27 1991-12-09 Nippon Soda Co Ltd P―アルケニルフェノール系重合体の製造方法

Patent Citations (3)

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