JPH0632819A - ポリ(p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン)の製造方法 - Google Patents

ポリ(p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン)の製造方法

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JPH0632819A
JPH0632819A JP20966292A JP20966292A JPH0632819A JP H0632819 A JPH0632819 A JP H0632819A JP 20966292 A JP20966292 A JP 20966292A JP 20966292 A JP20966292 A JP 20966292A JP H0632819 A JPH0632819 A JP H0632819A
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JP
Japan
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methylstyrene
poly
methoxymethoxy
alpha
hydroxy
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Application number
JP20966292A
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English (en)
Inventor
Osamu Watanabe
修 渡辺
Motoyuki Yamada
素行 山田
Fujio Yagihashi
不二夫 八木橋
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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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
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/12Hydrolysis

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (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】 高解像度及び高現像度のレジスト材料用ポリ
マーとして優れると共にポリマーブレンド剤等にも好適
な、任意の分子量に制御することができる単分散性のポ
リ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)の新規な製
造方法を提供すること。 【構成】 下記化1で表されるメトキシメトキシ─α─
メチルスチレンをリビングアニオン重合した後、メトキ
シメトキシ基を脱離させることを特徴とする単分散性の
ポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)の製造方
法。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリスチレン誘導体の
製造方法に関し、特に機能性高分子として有用な単分散
性のポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)の製
造方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来から、高解像度のリソグラフィー用と
して、或いはLSI用として使用するレジスト材料用ベ
ースポリマーとして機能性高分子が多用されており、特
に近年のLSIにおける高密度化の進展に伴い、レジス
ト材料について益々高解像度及び高現像性が要求される
ようになっている。かかる要求に答えるために、従来、
ノボラック樹脂が使用されているが、最近においては、
これに代わるものとして化学増幅タイプのレジスト材料
が種々検討されている。
【0003】上記化学増幅タイプのレジスト材料におい
ては、特に、作業性の観点から酸によって容易に脱離す
る官能基を有すると共に、その官能基の脱離前後で溶解
性の異なるものが賞用されている。かかるレジスト材料
としては、耐プラズマ性に優れているポリスチレン誘導
体が特に好適なものとして知られている。
【0004】これらのポリマーをレジスト用ベースポリ
マーとして使用する場合には、その分子量や分子量分布
がレジストの現像特性及び解像度に大きな影響を与える
ために、分子量分布の狭い(単分散性という)ことが望
まれる。しかしながら、これらのポリマーは通常のラジ
カル重合法や縮重合法により得られる多分散ポリマーで
あって、はじめから分子量や分子量分布を制御するとい
うことが配慮されていないので、レジストの解像度及び
現像性を高めるために、分別という手法を用いて分子量
分布の制御を行っている(特開昭62−121754号
公報)。
【0005】しかしながら、分別という手法は操作が複
雑であるのみならず時間がかかるという欠点がある上、
厳しくなる要求性能に対して十分に追随するということ
が困難であるので、本質的な問題解決手段が望まれてい
る。一方、他のポリマーとの相溶性に優れたポリマーブ
レンド剤やミクロ相分離構造を形成する共重合体の前駆
体を製造する場合にも、ポリマーを任意の分子量に制御
することが望まれる。
【0006】このようなニーズに対応することのできる
ものとして、現像性や耐プラズマ性に優れる上、任意の
分子量に制御することが可能なポリマーであるポリ(p
─ヒドロキシスチレン)が注目されている。しかしなが
ら、ポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)のラ
ジカル重合法による合成については報告例が無く、狭分
散性のポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)に
ついては、特開昭59─199705号公報及び高分子
学会予稿集、31巻、1149頁に記載されているもの
の、上記ニーズに十分応えることができるポリ(p─ヒ
ドロキシ─α─メチルスチレン)の製造方法は未だ知ら
れておらず、従って工業化されるには至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等は
ポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)の製造方
法について鋭意研究した結果、メトキシメトキシ─α─
メチルスチレンのリビングアニオン重合を利用すること
により、任意の分子量に制御することができる上、単分
散性のポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)を
容易に製造することができるということを見出し本発明
に到達した。
【0008】従って、本発明の目的は、高解像度及び高
現像度のレジスト材料用ポリマーとして優れると共に、
ポリマーブレンド剤等にも好適な、任意の分子量に制御
することができる単分散性のポリ(p─ヒドロキシ─α
─メチルスチレン)の新規な製造方法を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
下記化2で表されるメトキシメトキシ─α─メチルスチ
レンをリビングアニオン重合した後、メトキシメトキシ
基を脱離させることを特徴とする単分散性のポリ(p─
ヒドロキシ─α─メチルスチレン)の製造方法によって
達成された。
【化2】
【0010】本発明において、単分散性とは分子量分布
がMw/Mn=1.01〜1.50であることを意味す
る。ここで、Mwは高分子の重量平均分子量、Mnは数
平均分子量である。重量平均分子量は、リビング重合さ
せる場合にあってはモノマーの重量と開始剤のモル数か
ら計算することにより、又は光散乱法を用いて容易に求
められる。また、数平均分子量は膜浸透圧計を用いて、
容易に測定される。分子量分布の評価は、ゲルパーミェ
ーションクロマトグラフィー(GPC)によって行うこ
とができ、分子構造は赤外線吸収(IR)スペクトル又
1 H─NMRスペクトルによって容易に確認すること
ができる。
【0011】上記リビングアニオン重合に際しては、重
合開始剤として、有機金属化合物を用いることが好まし
い。好ましい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、tert−ブチ
ルリチウム、ナトリウムナフタレン、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
化合物等が挙げられる。
【0012】リビングアニオン重合は、有機溶媒中で行
われることが好ましい。この場合に用いられる有機溶媒
は芳香族炭化水素、環状エーテル、脂肪族炭化水素等の
溶媒であり、これらの具体例としては、例えばベンゼ
ン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、テト
ラヒドロピラン、ジメトキシエタン、n−ヘキサン、シ
クロヘキサン等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独
で使用しても混合して使用しても良いが、特にテトラヒ
ドロフランを使用することが好ましい。
【0013】重合に際するモノマーの濃度は1〜40重
量%が適切であり、反応は高真空下又はアルゴン、窒素
等の不活性ガス雰囲気下で攪拌して行うことが好まし
い。反応温度は−100℃乃至使用した有機溶媒の沸点
温度までの範囲で任意に選択することができるが、特に
テトラヒドロフラン溶媒を使用した場合には−78℃〜
0℃、ベンゼン溶媒を使用した場合には室温で反応させ
ることが好ましい。
【0014】上記の如き条件で約10分〜20時間反応
を行うことによりビニル基のみが選択的に反応して重合
し、下記化3で表されるポリ(p─メトキシメトキシ─
α─メチルスチレン)を得ることができる。
【化3】
【0015】所望の重合度に達した時点で、例えばメタ
ノール、水、メチルブロマイド等の重合反応停止剤を反
応系に添加して該反応を停止させることにより、所望の
分子量を有するリビングポリマーを得ることができる。
更に、得られた反応混合物を適当な溶剤、例えばメタノ
ールを用いて沈澱せしめ、洗浄・乾燥することによりリ
ビングポリマーを精製・単離することができる。
【0016】重合反応においては、モノマーが100%
反応するので生成するリビングポリマーの収量は略10
0%である。従って、モノマーの使用量と反応開始剤の
モル数を調整することにより、得られるリビングポリマ
ーの分子量を適宜調整することができる。このようにし
て得られたリビングポリマーの分子量分布は単分散性
(Mw/Mn=1.01 〜1.50)である。
【0017】本発明においては、更に、得られたポリ
(p─メトキシメトキシ─α─メチルスチレン)のメト
キシメトキシ基を脱離することによって、下記化4で表
されるポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)を
製造する。
【化4】
【0018】上記の脱離反応は、ポリ(p─メトキシメ
トキシ─α─メチルスチレン)をジオキサン、アセト
ン、アセトニトリル、ベンゼン等の溶媒又はこれらの混
合溶媒に溶解した後、塩酸、臭化水素酸等の酸を滴下す
ることによって容易に行うことができる。上記反応にお
いては、ポリ(p−メトキシメトキシ─α─メチルスチ
レン)の高分子の主鎖が切断されたり、分子間に架橋反
応が生じることがないので、得られるポリ(p─ヒドロ
キシ─α─メチルスチレン)は単分散性である。
【0019】
【発明の効果】本発明の製造方法によると、ポリ(p─
ヒドロキシ─α─メチルスチレン)の分子量を任意に制
御することができると共に、高解像度のレジスト材料用
のポリマーやポリマーブレンド剤等に好適な、単分散性
のポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレン)を極め
て容易に製造することができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
【0021】実施例1.ポリ(p─メトキシメトキシ─
α─メチルスチレン)の合成に際しては、p─メトキシ
メトキシ─α─メチルスチレン(モノマー)を、CaH
2 の存在下で蒸留した後、ベンゾフェノンナトリウムを
用いて精製し、水分等の不純物を除去したモノマーを使
用した。
【0022】ポリ(p─メトキシメトキシ─α─メチル
スチレン)の合成 1リットルのフラスコに、溶媒としてテトラヒドロフラ
ンを800ml、及び重合開始剤としてn−ブチルリチ
ウムを3×10-3モル仕込み、−78℃に冷却した後、
p─メトキシメトキシ─α─メチルスチレンモノマー3
0g(100mlのテトラヒドロフランに溶解して−7
8℃に冷却したもの)を添加し、−20℃で開始反応を
1時間行わせた後、反応系を−78℃に冷却して更にリ
ビング重合反応を10時間行わせたところ溶液は赤色を
呈した。反応の停止は、反応溶液にメタノールを添加し
てリビング重合反応を終了させることによって行った。
【0023】次に、得られた反応混合物をメタノール中
に注いで重合体を沈澱させ、分離・乾燥して白色の重合
体30gを得た。得られた重合体の1 H−NMR及びI
Rを測定したところ、該重合体は、メトキシメトキシ基
に活性末端が反応せずに残っている、ポリ(p─メトキ
シメトキシ─α─メチルスチレン)であり、またGPC
溶出曲線(図1)の結果から、単分散性(Mw/Mn=
1.11)であることが確認された。
【0024】尚、膜浸透圧測定法によって測定した数平
均分子量は9,000g/モルであり、上記1 H−NM
Rの結果は下記の通りである。 1.4〜1.8ppm:(ブロード,2H,−C2
C(CH3 )−) 1.4〜1.8ppm:(ブロード,3H,−CH2
C(C3 )−) 3.5〜4.0ppm:(ブロード,3H,−OC
3 ) 5.0〜5.5ppm:(ブロード,2H,−OC2
O−) 6.0〜7.0ppm:(ブロード,4H,C 6 4
【0025】ポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレ
ン)の合成 合成したポリ(p─メトキシメトキシ─α─メチルスチ
レン)20gをアセトン300mlに溶解し、少量の塩
酸を60℃で添加して8時間攪拌した後、該溶液を水中
に注いで重合体を沈澱させ、分離・乾燥してポリマー1
4gを得た。得られたポリマーのGPC溶出曲線(図
2)から、該ポリマーの単分散性が極めて高いことが確
認された。
【0026】得られたポリマーの1 H─NMRスペクト
ルにおいてはメトキシメトキシ基に由来するピークが消
失し、又、IRスペクトルにおいてはポリ(p─ヒドロ
キシ─α─メチルスチレン)に相当する特性吸収バンド
が現れた。これらの結果から、得られたポリマーは、単
分散性のポリ(p─ヒドロキシスチレン)であることが
確認された。尚、得られたポリマーの膜浸透圧測定法に
よる数平均分子量は6,000g/モルであった。
【0027】実施例2.ポリ(p─メトキシメトキシ─α─メチルスチレン)の
合成 2リットルのフラスコに、溶媒としてテトラヒドロフラ
ンを1,300ml、及び重合開始剤としてクミルセシ
ウム8×10-4モルを仕込み、−78℃に冷却した後、
p─メトキシメトキシ─α─メチルスチレンモノマー5
0g(100mlのテトラヒドロフランに溶解して−7
8℃に冷却したもの)を添加し、リビング重合反応を2
時間行わせた他は実施例1と全く同様にして、白色の重
合体50gを得た。
【0028】得られた重合体の1 H−NMRを測定した
ところ、実施例1で得られた重合体と同様な特性吸収で
あることから、得られた重合体は、メトキシメトキシ基
に活性末端が反応せずに残っている、ポリ(p─メトキ
シメトキシ─α─メチルスチレン)であり、またGPC
溶出曲線(図3)の結果から、単分散性(Mw/Mn=
1.14)であることが確認された。尚、膜浸透圧測定
法によって測定した数平均分子量は55,000g/モ
ルであった。
【0029】ポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレ
ン)の合成 上記のように合成したポリ(p─メトキシメトキシ─α
─メチルスチレン)20gをアセトン300mlに溶解
し、少量の塩酸を60℃で添加して8時間攪拌した後、
該溶液を水中に注いで重合体を沈澱させ、分離・乾燥し
てポリマー14gを得た。得られたポリマーのGPC溶
出曲線(図4)から、該ポリマーの単分散性が極めて高
いことが確認された。
【0030】得られたポリマーの1 H─NMRスペクト
ルにおいては、メトキシメトキシ基に由来するピークが
消失し、又IRスペクトルにおいては、ポリ(p─ヒド
ロキシ─α─メチルスチレン)に相当する特性吸収バン
ドが現れた。これらの結果から、得られたポリマーは、
単分散性のポリ(p─ヒドロキシ─α─メチルスチレ
ン)であることが確認された。尚、得られたポリマーの
膜浸透圧測定法による数平均分子量は3.7×104
/モルであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で合成したポリ(p─メトキシメトキ
シ─α─メチルスチレン)(数平均分子量9,000g
/モル)のGPC溶出曲線である。
【図2】実施例1で合成したポリ(p─ヒドロキシ─α
─メチルスチレン)(数平均分子量6,000g/モ
ル)のGPC溶出曲線である。
【図3】実施例2で合成したポリ(p─メトキシメトキ
シ─α─メチルスチレン)(数平均分子量55,000
g/モル)のGPC溶出曲線である。
【図4】実施例2で合成したポリ(p─ヒドロキシ─α
─メチルスチレン)(数平均分子量37,000g/モ
ル)のGPC溶出曲線である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木橋 不二夫 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記化1で表されるメトキシメトキシ−α
    −メチルスチレンをリビングアニオン重合した後、メト
    キシメトキシ基を脱離させることを特徴とする単分散性
    のポリ(p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン)の製造
    方法。 【化1】
JP20966292A 1992-07-14 1992-07-14 ポリ(p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン)の製造方法 Pending JPH0632819A (ja)

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JP20966292A JPH0632819A (ja) 1992-07-14 1992-07-14 ポリ(p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン)の製造方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6281318B1 (en) 1997-03-04 2001-08-28 Mitsui Chemicals, Inc. Poly{1-(1-alkoxyalkoxy)-4-(1-methylethenyl)benzene} having narrow molecular weight distribution, its preparation process, and preparation process of poly{4-methylethenyl)phenol} having narrow molecular weight distribution
US9051455B2 (en) 2010-05-31 2015-06-09 Bridgestone Corporation Hydroxyl group-containing methylstyrene and polymers incorporating same
CN115353576A (zh) * 2022-10-19 2022-11-18 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种高收率窄分布聚羟基苯乙烯树脂的制备方法

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