JPH0632849A - P-hydroxystyrene-alpha-methylstyrene block copolymer partially esterified with t-butoxycarbonyl group and its production - Google Patents

P-hydroxystyrene-alpha-methylstyrene block copolymer partially esterified with t-butoxycarbonyl group and its production

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JPH0632849A
JPH0632849A JP21467392A JP21467392A JPH0632849A JP H0632849 A JPH0632849 A JP H0632849A JP 21467392 A JP21467392 A JP 21467392A JP 21467392 A JP21467392 A JP 21467392A JP H0632849 A JPH0632849 A JP H0632849A
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JP
Japan
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hydroxystyrene
block copolymer
molecular weight
methylstyrene
copolymer
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Application number
JP21467392A
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Japanese (ja)
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
    • C08F8/14Esterification

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject copolymer having a narrow mol.wt. distribution, capable of being developed with an alkali, having a high developing property and a high resolving property, and useful for resist materials, etc., by t- butoxycarbonylating the hydroxyl groups of the polyhydroxystyrene parts in a specific copolymer. CONSTITUTION:The hydroxyl groups of the poly p-hydroxystyrene parts in a singly dispersible p-hydroxystyrene-alpha-methylstyrene block copolymer having a weight-average mol.wt. (Mw)/number-average mol.wt. (Mn) of 1.01-1.5 are partially t-butoxycarbonylated to provide the objective copolymer having repeating units of formulas I, II and III.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はLSI用のレジスト材等
として好適に用いられるポリp−ヒドロキシスチレン部
の水酸基がtert−ブトキシカルボニル基で部分エス
テル化された単分散性のp−ヒドロキシスチレン−αメ
チルスチレンブロック共重合体及びその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is a monodisperse p-hydroxystyrene in which the hydroxyl groups of the poly (p-hydroxystyrene) moiety, which is preferably used as a resist material for LSI, are partially esterified with tert-butoxycarbonyl groups. The present invention relates to an α-methylstyrene block copolymer and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
高解像度のリソグラフィー用或いは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は、機能性高
分子が多用されている。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は益々高解像
度及び高現像性が要求されるようになり、このような要
求に応え得る機能性高分子としては従来はノボラック樹
脂が主流に使用されていたが、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。
2. Description of the Related Art Conventionally, the problems to be solved by the invention
Functional polymers are often used as base polymers for resist materials used for high-resolution lithography or LSI. In particular, with the recent progress in higher density of LSIs, resist materials are required to have higher resolution and higher developability. As a functional polymer capable of meeting such requirements, novolac resins have hitherto been used. Although it was used in the mainstream, various chemical amplification type resist materials have been studied recently as alternatives.

【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の溶解
性が異なるものが賞用されている。このようなレジスト
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。
Of the above-mentioned chemically amplified resist materials, those having a functional group which is easily eliminated by an acid and having different solubilities before and after elimination of the functional group are particularly preferred from the viewpoint of workability. ing. As such a resist material, a polystyrene derivative having excellent plasma resistance is known to be particularly suitable.

【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
が、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、レジストの現像性及び解像度を高めるた
め、分別という手法を用いて分子量の制御を行ってい
る。
When these polymers are used as a base polymer for resist, their molecular weight and molecular weight distribution have a great influence on the developing characteristics and resolution of the resist, but these polymers are usually subjected to a radical polymerization method or a condensation polymerization method. Since it is a polydisperse polymer obtained by, it is not considered from the beginning to control the molecular weight and the molecular weight distribution.Therefore, in order to improve the developability and resolution of the resist, the molecular weight is controlled using a method called fractionation. There is.

【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ことが
困難であるので、問題解決の本質的手段にはなり得ない
ものであった。
However, the method of separation is not only complicated in operation but also has a drawback that it takes time, and it is difficult to sufficiently follow the demanding performance which becomes strict. It could not be a means.

【0006】従って、レジスト材料用ベースポリマーと
して好適な高品質のポリマーの開発が望まれていた。
Therefore, it has been desired to develop a high quality polymer suitable as a base polymer for a resist material.

【0007】本発明は上記要望に応えるためなされたも
ので、酸によって容易に脱離する官能基を有するので、
その官能基の脱離前後での溶解性が異なることでアルカ
リで容易に現像することができると共に、高現像性及び
高解像度を有し、レジスト材料等として有用なポリp−
ヒドロキシスチレン部の水酸基がtert−ブトキシカ
ルボニル基で部分エステル化されたp−ヒドロキシスチ
レン−αメチルスチレンブロック共重合体及びその製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to meet the above-mentioned demand, and has a functional group that is easily eliminated by an acid.
Polyp-, which is useful as a resist material and the like, can be easily developed with an alkali because of its different solubility before and after elimination of the functional group, and has high developability and high resolution.
An object of the present invention is to provide a p-hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer in which a hydroxyl group of a hydroxystyrene portion is partially esterified with a tert-butoxycarbonyl group, and a method for producing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記構造式
(4)で示されるαメチルスチレンと下記構造式(5)
で示されるp−tert−ブトキシスチレンとをリビン
グ重合させた後、分子中のtert−ブチル基を脱離さ
せるか、あるいは下記構造式(6)で示されるαメチル
スチレンと下記構造式(7)で示されるp−メトキシメ
トキシスチレンとをリビング重合させた後、分子中のメ
トキシメチル基を脱離させることにより、重量平均分子
量(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.01〜1.5の
単分散性のp−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレン
とのブロック共重合体が得られること、そして該ブロッ
ク共重合体中のポリp−ヒドロキシスチレン部の水酸基
を部分的にtert−ブトキシカルボニル化することに
より、下記構造式(1),(2)及び(3)で示される
繰り返し単位を有し、かつ分子量分布がMw/Mn=1.
01〜1.5であるポリp−ヒドロキシスチレン部の水
酸基がtert−ブトキシカルボニル基で部分エステル
化されたp−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレンと
のブロック共重合体が得られること、この方法は分子量
の制御が容易であり、かつ確実にMw/Mn=1.01〜
1.5の単分散性のブロック共重合体を与えるものであ
ると共に、このようにして得られた単分散性ブロック共
重合体が酸によって容易に脱離し得るtert−ブトキ
シカルボニル基を有し、アルカリで容易に現像すること
ができる上、単分散性で分別という面倒な手法を行わな
くても高現像性及び高解像度を有し、それ故、機能性高
分子としてレジスト材料用ベースポリマー等の用途に好
適に利用できることを知見し、本発明をなすに至った。
Means and Actions for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above object, the present inventor has found that α-methylstyrene represented by the following structural formula (4) and the following structural formula (5)
After the living polymerization with p-tert-butoxystyrene represented by, the tert-butyl group in the molecule is eliminated, or α-methylstyrene represented by the following structural formula (6) and the following structural formula (7) After the living polymerization with p-methoxymethoxystyrene represented by, the methoxymethyl group in the molecule is eliminated, the weight average molecular weight ( Mw ) / number average molecular weight ( Mn ) is 1.01 to 1 0.5 of a monodisperse block copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene is obtained, and the hydroxyl groups of the poly-p-hydroxystyrene portion in the block copolymer are partially tert-butoxycarbonyl. To have a repeating unit represented by the following structural formulas (1), (2) and (3), and having a molecular weight distribution of M w / M n = 1.
A block copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene, in which the hydroxyl group of the poly-p-hydroxystyrene part of 01 to 1.5 is partially esterified with a tert-butoxycarbonyl group, is obtained. Is easy to control and surely M w / M n = 1.01-
In addition to giving a monodisperse block copolymer of 1.5, the monodisperse block copolymer thus obtained has a tert-butoxycarbonyl group which can be easily eliminated by an acid, It can be easily developed with alkali and has high developability and high resolution without the troublesome technique of separation due to monodispersity. The present invention has been completed by finding that it can be suitably used for applications.

【0009】[0009]

【化2】 [Chemical 2]

【0010】従って、本発明は、上記構造式(1),
(2)及び(3)で示される繰り返し単位を有し、かつ
分子量分布が重量平均分子量(Mw)/数平均分子量
(Mn)=1.01〜1.5であるポリp−ヒドロキシ
スチレン部の水酸基がtert−ブトキシカルボニル基
で部分エステル化されたヒドロキシスチレン−αメチル
スチレンブロック共重合体、及び重量平均分子量
(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.01〜1.5の単
分散性のp−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレンと
のブロック共重合体中のポリp−ヒドロキシスチレン部
の水酸基を部分的にtert−ブトキシカルボニル化す
る上記p−ヒドロキシスチレン−αメチルスチレンブロ
ック共重合体の製造方法を提供する。
Therefore, the present invention provides the above structural formula (1),
Poly p-hydroxystyrene having the repeating units represented by (2) and (3) and having a molecular weight distribution of weight average molecular weight (M w ) / number average molecular weight (M n ) = 1.01 to 1.5 Part of the hydroxyl group is partially esterified with a tert-butoxycarbonyl group, and a weight average molecular weight ( Mw ) / number average molecular weight ( Mn ) of 1.01 to 1.5 The above-mentioned p-hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer for partially tert-butoxycarbonylating the hydroxyl groups of the poly-p-hydroxystyrene part in the monodisperse block copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene. A method for producing a polymer is provided.

【0011】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明のブロック共重合体は、下記構造式(1),(2)及
び(3)で示される繰り返し単位を有するもので、ポリ
p−ヒドロキシスチレン部の水酸基がtert−ブトキ
シカルボニル基で部分エステル化されたものである。
The present invention will be described in more detail below. The block copolymer of the present invention has a repeating unit represented by the following structural formulas (1), (2) and (3). The hydroxyl group of the styrene portion is partially esterified with a tert-butoxycarbonyl group.

【0012】[0012]

【化3】 [Chemical 3]

【0013】ここで、上記式(1),(2)及び(3)
の繰り返し単位は任意の割合で含有してよいが、通常は
重量分率が0.01≦構造式(1)≦99.98,0.
01≦構造式(2)≦99.98,0.01≦構造式
(3)≦99.98、(1)+(2)+(3)=1とな
るような割合で含有することが好ましく、特に本発明の
ブロック共重合体をレジスト材として使用する場合は、
レジストの現像時における溶解性の差の観点から20≦
(1)≦99.98,0.01≦(2)≦50,0.0
1≦(3)≦80、より好ましくは50≦(1)≦9
9.98,0.01≦(2)≦20,0.01≦(3)
≦45とすることが好ましい。
Here, the above equations (1), (2) and (3)
The repeating unit may be contained at any ratio, but usually the weight fraction is 0.01 ≦ structural formula (1) ≦ 99.98,0.
It is preferable to contain them in a ratio such that 01 ≦ structural formula (2) ≦ 99.98, 0.01 ≦ structural formula (3) ≦ 99.98, and (1) + (2) + (3) = 1. , Particularly when the block copolymer of the present invention is used as a resist material,
From the viewpoint of the difference in solubility during development of the resist, 20 ≦
(1) ≤ 99.98, 0.01 ≤ (2) ≤ 50, 0.0
1 ≦ (3) ≦ 80, more preferably 50 ≦ (1) ≦ 9
9.98, 0.01 ≦ (2) ≦ 20, 0.01 ≦ (3)
It is preferable that ≦ 45.

【0014】更に、上記ブロック共重合体において、分
子中の水酸基のt−ブトキシカルボニル基による部分エ
ステル化の割合はポリp−ヒドロキシスチレンに対して
0.1〜80%(重量%、以下同様)、特に5〜45%
であることが好ましい。
Further, in the above block copolymer, the ratio of partial esterification of hydroxyl groups in the molecule by t-butoxycarbonyl groups is 0.1 to 80% (weight%, the same applies hereinafter) with respect to poly-p-hydroxystyrene. , Especially 5 to 45%
Is preferred.

【0015】本発明の上記p−ヒドロキシスチレンとα
メチルスチレンとのブロック共重合体は、Mw/Mn
1.01〜1.5、好ましくは1.01〜1.3の範囲
となるような分子量分布を有する単分散性のものであ
る。Mw/Mnが1.01に満たないものは技術的に合成
困難であり、1.5を超えるとレジスト材料として利用
できる程度の高解像度、高現像度を得ることができな
い。なお、重量平均分子量(Mw)は光散乱法により、
また、数平均分子量(Mn)は膜浸透圧計を用いて測定
することができる。
The above-mentioned p-hydroxystyrene of the present invention and α
The block copolymer with methylstyrene is a monodisperse polymer having a molecular weight distribution such that Mw / Mn is in the range of 1.01 to 1.5, preferably 1.01 to 1.3. . Those having M w / M n less than 1.01 are technically difficult to synthesize, and if it exceeds 1.5, it is impossible to obtain a high resolution and a high degree of development that can be used as a resist material. The weight average molecular weight (M w ) is determined by the light scattering method.
The number average molecular weight (M n ) can be measured using a membrane osmometer.

【0016】更に、上記ブロック共重合体の平均分子量
は特に制限されるものではないが、レジスト材料として
使用する場合は、一般に数平均分子量が500〜50
0,000の範囲、特に3,000〜300,000の
範囲であることが好ましい。数平均分子量が500未満
ではレジスト材料として膜強度が無い場合があり、50
0,000を超えると現像特性、相溶性に問題があり、
高解像度、高現像度を得ることができない場合がある。
Further, the average molecular weight of the above block copolymer is not particularly limited, but when it is used as a resist material, the number average molecular weight is generally 500 to 50.
It is preferably in the range of 30,000, particularly preferably in the range of 3,000 to 300,000. If the number average molecular weight is less than 500, the resist material may not have film strength.
If it exceeds 50,000, there is a problem in developing characteristics and compatibility,
In some cases, high resolution and high development degree cannot be obtained.

【0017】なお、上記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)によってと行
うことができ、分子構造は1H−NMRスペクトルによ
って容易に確認することができる。
The molecular weight distribution can be evaluated by gel permeation chromatography (GPC), and the molecular structure can be easily confirmed by 1 H-NMR spectrum.

【0018】本発明において上述した単分散性の部分エ
ステル化p−ヒドロキシスチレン−αメチルスチレンブ
ロック共重合体は、以下に示す如く単分散性p−ヒドロ
キシスチレン−αメチルスチレンブロック共重合体の水
酸基をt−ブトキシカルボニル基によって部分的にエス
テル化することにより容易に得ることができる。
In the present invention, the monodisperse partially esterified p-hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer described above is a hydroxyl group of the monodisperse p-hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer as shown below. Can be easily obtained by partially esterifying with a t-butoxycarbonyl group.

【0019】ここでまず、単分散性のp−ヒドロキシス
チレンとαメチルスチレンのブロック共重合体は、下記
構造式(4)及び(5)で示される2種のモノマーをリ
ビング重合させた後、分子中のt−ブチル基を脱離する
ことによって得ることができる。
First, the monodisperse block copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene is subjected to living polymerization of two kinds of monomers represented by the following structural formulas (4) and (5), and then, It can be obtained by removing the t-butyl group in the molecule.

【0020】[0020]

【化4】 [Chemical 4]

【0021】更に、単分散性のp−ヒドロキシスチレン
とαメチルスチレンのブロック共重合体は、下記構造式
(6)及び(7)で示される2種のモノマーをリビング
重合した後、分子中のメトキシメチル基を脱離すること
によっても得ることができる。
Further, the monodisperse block copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene is subjected to living polymerization of two kinds of monomers represented by the following structural formulas (6) and (7), and then in the molecule. It can also be obtained by removing the methoxymethyl group.

【0022】[0022]

【化5】 [Chemical 5]

【0023】また、上記モノマーのリビング重合に際し
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。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、t−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などが挙
げられる。なお重合開始剤の添加量は、生成するポリマ
ーの分子量に依存しており、分子量とモノマーの重量か
ら算出される。
In living polymerization of the above-mentioned monomer, it is preferable to use an organometallic compound as a polymerization initiator. Examples of the organometallic compound include n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, sodium naphthalene, sodium anthracene,
Examples thereof include organic alkali metals such as α-methylstyrene tetramargin sodium, cumyl potassium, and cumyl cesium. The amount of the polymerization initiator added depends on the molecular weight of the produced polymer and is calculated from the molecular weight and the weight of the monomer.

【0024】リビング重合は一般に有機溶媒中で行うこ
とが望ましい。有機溶媒としては芳香族炭化水素、環状
エーテル、脂肪族炭化水素溶媒等が例示され、具体例と
してベンゼン、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
溶媒はそれぞれ単独で使用しても2種以上を組み合わせ
て使用してもよい。なお、上記両モノマー(式(4)と
式(5)又は式(6)と式(7))の有機溶媒中の濃度
は1〜50%、特に1〜30%とすることが好ましい。
Living polymerization is generally desirably carried out in an organic solvent. Examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbons, cyclic ethers, aliphatic hydrocarbon solvents and the like, and specific examples thereof include benzene, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, tetrahydropyran, dimethoxyethane, n-hexane and cyclohexane. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. The concentration of both monomers (formula (4) and formula (5) or formula (6) and formula (7)) in the organic solvent is preferably 1 to 50%, more preferably 1 to 30%.

【0025】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撹拌して行うことが好ましい。反応
温度は−100℃から使用した有機溶媒の沸点温度まで
の間で自由に選択することができるが、特にテトラヒド
ロフラン溶媒では−78℃〜0℃、ベンゼン溶媒では室
温で反応させることが好ましい。また、反応は通常約1
0分〜30時間行うことが好適である。
The reaction is preferably carried out under high vacuum or under stirring in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. The reaction temperature can be freely selected from −100 ° C. to the boiling point temperature of the organic solvent used, but it is particularly preferable to carry out the reaction at −78 ° C. to 0 ° C. with a tetrahydrofuran solvent and at room temperature with a benzene solvent. Also, the reaction is usually about 1
It is suitable to carry out for 0 minutes to 30 hours.

【0026】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。次いで、得られた反応混合溶液を適当な溶
剤、例えばメタノール中に沈澱せしめ、洗浄、乾燥する
ことにより、重合反応によって生成したポリマーを精
製、単離することができる。なお、このようにリビング
重合反応を行うと、上記式(4)及び(5)のモノマー
の反応においては両モノマー中のビニル基のみが選択的
に反応して重合し、下記構造式(8)及び(9)で示さ
れる繰り返し単位を有するブロック共重合体が得られ
る。
The reaction is stopped by adding a terminating agent such as methanol, water or methyl bromide to the reaction system. Then, the obtained reaction mixture solution is precipitated in a suitable solvent, for example, methanol, washed and dried to purify and isolate the polymer produced by the polymerization reaction. When the living polymerization reaction is carried out in this manner, in the reaction of the monomers of the above formulas (4) and (5), only vinyl groups in both monomers are selectively reacted and polymerized, and the following structural formula (8) And the block copolymer having the repeating units represented by (9) is obtained.

【0027】[0027]

【化6】 [Chemical 6]

【0028】更に、上記式(6)及び(7)のモノマー
の反応においても両モノマー中のビニル基のみが選択的
に反応して重合し、下記構造式(10)及び(11)で
示される繰り返し単位を有するブロック共重合体が得ら
れる。
Further, also in the reaction of the monomers of the above formulas (6) and (7), only vinyl groups in both monomers selectively react and polymerize, and are represented by the following structural formulas (10) and (11). A block copolymer having repeating units is obtained.

【0029】[0029]

【化7】 [Chemical 7]

【0030】このようにして得られる共重合体は、分子
量分布Mw/Mnが1.01〜1.5の単分散性のもので
ある。
The copolymer thus obtained is a monodisperse polymer having a molecular weight distribution M w / M n of 1.01 to 1.5.

【0031】なお、上記反応におけるポリマーの収率は
ほぼ100%であるので、得られるポリマーの分子量は
使用したモノマーの重量と重合開始剤のモル数(分子
数)から容易に算出できる。
Since the yield of the polymer in the above reaction is almost 100%, the molecular weight of the obtained polymer can be easily calculated from the weight of the monomer used and the number of moles (number of molecules) of the polymerization initiator.

【0032】次に、上記式(8)及び(9)で示される
繰り返し単位を有する共重合体中のt−ブチル基、ある
いは上記式(10)及び(11)で示される繰り返し単
位を有する共重合体中のメトキシメチル基を脱離させる
ことにより、下記構造式(12)及び(13)で示され
るフェノール残基構造単位を有するp−ヒドロキシスチ
レンとαメチルスチレンとのブロック共重合体が得られ
る。
Next, a t-butyl group in the copolymer having the repeating units represented by the above formulas (8) and (9) or a copolymer having the repeating units represented by the above formulas (10) and (11). By removing the methoxymethyl group in the polymer, a block copolymer of p-hydroxystyrene having a phenol residue structural unit represented by the following structural formulas (12) and (13) and α-methylstyrene was obtained. To be

【0033】[0033]

【化8】 [Chemical 8]

【0034】上記のt−ブチル基、メトキシメチル基の
脱離反応は、ジオキサン、アセトン、アセトニトリル、
ベンゼン等の単独又は混合溶媒中で塩酸、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。
これらの反応においては、高分子の主鎖が切断された
り、分子間に架橋反応が起こるということがないので、
前駆体であるp−t−ブトキシスチレン又はメトキシメ
トキシスチレンとαメチルスチレンとのブロック共重合
体の分子量分布がそのまま維持されて、分子量分布の狭
い単分散のp−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレン
との共重合体を得ることができる。
The elimination reaction of the above t-butyl group and methoxymethyl group is carried out by dioxane, acetone, acetonitrile,
This can be easily carried out by dropping an acid such as hydrochloric acid or hydrobromic acid in benzene or the like alone or in a mixed solvent.
In these reactions, the main chain of the polymer is not cleaved and the crosslinking reaction between molecules does not occur,
The molecular weight distribution of the precursor block copolymer of p-t-butoxystyrene or methoxymethoxystyrene and α-methylstyrene is maintained as it is, and monodisperse p-hydroxystyrene and α-methylstyrene having a narrow molecular weight distribution A copolymer can be obtained.

【0035】なおこの場合、酸の添加量はポリ(p−t
−ブトキシスチレン)と等モル以上添加すればよい。
In this case, the addition amount of the acid is poly (pt)
-Butoxystyrene) and an equimolar amount or more.

【0036】更に、上述の単分散性のp−ヒドロキシス
チレンとαメチルスチレンとのブロック共重合体のポリ
p−ヒドロキシスチレン部の水酸基を部分的にt−ブト
キシカルボニル化する反応は、通常のt−ブトキシカル
ボニル化反応と同様にして容易に行うことができる。
Further, the reaction for partially t-butoxycarbonylating the hydroxyl groups of the poly-p-hydroxystyrene portion of the block copolymer of monodisperse p-hydroxystyrene and α-methylstyrene described above is carried out by a conventional t reaction. It can be easily carried out in the same manner as in the butoxycarbonylation reaction.

【0037】例えば、t−ブトキシカルボニル化試薬と
して、クロロギ酸−t−ブチル、ジ−t−ブチルカーボ
ネート、t−ブトキシカルボニルチオ−(4,6−ジメ
チルピルジン)、t−ブチルペンタクロロフェニルカー
ボネート、2−(t−ブトキシカルボニルオキシイミ
ノ)−2−フェニルアセトニトリル等を使用し、かつ酸
トラップ溶媒としてピリジン、テトラエチルアミン等を
用いて、単分散のポリp−ヒドロキシスチレン部の水酸
基を部分的にt−ブトキシカルボニル化する。この場
合、必要に応じてジメチルアミン、4−N,N−ジメチ
ルアミノピリジン等をt−ブトキシカルボニル化触媒と
して反応系に添加してもよい。なお、t−ブトキシカル
ボニル化試薬の使用量は、t−ブトキシカルボニル化率
に比例量であり、t−ブトキシカルボニル化触媒の添加
量は触媒量とすることができる。更に酸トラップ溶媒の
使用量は、t−ブトキシカルボニル化試薬と等モルが好
適である。
For example, as a t-butoxycarbonylation reagent, t-butyl chloroformate, di-t-butyl carbonate, t-butoxycarbonylthio- (4,6-dimethylpyrazine), t-butylpentachlorophenyl carbonate, 2- (t-butoxycarbonyloxyimino) -2-phenylacetonitrile or the like is used, and pyridine, tetraethylamine or the like is used as an acid trap solvent, and the hydroxyl group of the monodisperse poly-p-hydroxystyrene part is partially t. -Butoxycarbonylation. In this case, dimethylamine, 4-N, N-dimethylaminopyridine or the like may be added to the reaction system as a t-butoxycarbonylation catalyst, if necessary. The amount of t-butoxycarbonylation reagent used is proportional to the t-butoxycarbonylation rate, and the amount of t-butoxycarbonylation catalyst added can be a catalytic amount. Further, the amount of the acid trap solvent used is preferably equimolar to the t-butoxycarbonylation reagent.

【0038】また、カリウム−t−ブトキシドを用い
て、p−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレンとのブ
ロック共重合体をカリウム塩にし、これをジ−t−ブチ
ルジカーボネートと反応させる方法によっても単分散の
p−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレンとの共重合
体を部分的にt−ブトキシカルボニル化することができ
る。なお、本発明におけるt−ブトキシカルボニル化反
応は上記反応に限定されるものではない。
The potassium-t-butoxide is used to make a block copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene into a potassium salt, which is then monodispersed by reaction with di-t-butyl dicarbonate. The copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene can be partially t-butoxycarbonylated. The t-butoxycarbonylation reaction in the present invention is not limited to the above reaction.

【0039】このようにして得られる本発明の部分エス
テル化単分散性p−ヒドロキシスチレン−αメチルスチ
レン共重合体のt−ブトキシカルボニル化率は、1H−
NMRスペクトルによって容易に確認することができる
もので、このt−ブトキシカルボニル化率は、上述した
ようにレジストの現像時における溶解性の差及び架橋反
応制御の観点からポリp−ヒドロキシスチレンに対して
0.1〜80%、特に5〜45%の範囲であることが好
ましい。
The t-butoxycarbonylation rate of the partially esterified monodisperse p-hydroxystyrene-α-methylstyrene copolymer of the present invention thus obtained is 1 H-
It can be easily confirmed by an NMR spectrum. This t-butoxycarbonylation rate is higher than that of poly-p-hydroxystyrene from the viewpoint of the difference in solubility during development of the resist and the control of the crosslinking reaction, as described above. It is preferably in the range of 0.1 to 80%, particularly 5 to 45%.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明のt−ブトキシカルボニル基で部
分エステル化されたp−ヒドロキシスチレン−αメチル
スチレンブロック共重合体は、アルカリ現像でき、かつ
分子量分布が狭いので、高解像度のレジスト材料等の感
光性高分子材料として好適である。また、本発明の製造
方法によれば、上記単分散性のt−ブトキシカルボニル
基部分エステルのp−ヒドロキシスチレンとαメチルス
チレンとのブロック共重合体をその分子量を任意にかつ
容易に制御して工業的に有利に製造することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The p-hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer partially esterified with a t-butoxycarbonyl group of the present invention can be alkali-developed and has a narrow molecular weight distribution. It is suitable as a photosensitive polymer material. According to the production method of the present invention, the molecular weight of the block copolymer of the monodisperse t-butoxycarbonyl group partial ester of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene can be controlled arbitrarily and easily. It can be manufactured industrially advantageously.

【0041】[0041]

【実施例】以下、実施例を示し本発明を更に詳述する
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0042】〔実施例〕単分散のp−ヒドロキシスチレンとαメチルスチレンと
の共重合体の合成 3リットルのフラスコに溶媒としてテトラヒドロフラン
2000ml、開始剤としてn−ブチルリチウム9×1
-3モルを仕込み、混合した。得られた混合溶液を−7
8℃に冷却した後、この溶液にp−tert−ブトキシ
スチレン95gを添加して2時間撹拌しながら重合反応
を行わせ、次にαメチルスチレン5gを添加し、5時間
撹拌しながら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、こ
の溶液をメタノール中に注ぎ、得られた重合体を沈澱さ
せ、分離乾燥させたところ、白色の重合体100gが得
られた。
[Example] Monodispersed p-hydroxystyrene and α-methylstyrene
Synthesis of Copolymer of 2000 mL of tetrahydrofuran as a solvent and 9 × 1 of n-butyllithium as an initiator in a 3-liter flask.
0 -3 mol was charged and mixed. The obtained mixed solution is -7
After cooling to 8 ° C., 95 g of p-tert-butoxystyrene was added to this solution and the polymerization reaction was carried out while stirring for 2 hours, then 5 g of α-methylstyrene was added and the polymerization reaction was carried out while stirring for 5 hours. When it was carried out, the reaction solution turned red. Then, methanol was added to the obtained reaction solution as a reaction terminator to stop the polymerization reaction, and this solution was poured into methanol to precipitate the obtained polymer, which was separated and dried to give a white 100 g of polymer was obtained.

【0043】得られた重合体の1H−NMRの測定結果
は下記の通りである。
The 1 H-NMR measurement results of the obtained polymer are as follows.

【0044】[0044]

【化9】 [Chemical 9]

【0045】1H−NMR測定結果から、上記の共重合
体は、αメチルスチレン5%及びp−tert−ブトキ
シスチレン95%からなる共重合体であることが確認さ
れた。また、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、1.0×104g/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=1.11)ことが確認された。なお、GP
C溶出曲線は図1に示した通りである。
From the 1 H-NMR measurement result, it was confirmed that the above copolymer was a copolymer composed of 5% α-methylstyrene and 95% p-tert-butoxystyrene. Further, the number average molecular weight was measured by the membrane osmotic pressure measurement method and found to be 1.0 × 10 4 g / mol. Furthermore, it was confirmed from the results of the GPC elution curve that the monodispersity was extremely high ( Mw / Mn = 1.11). In addition, GP
The C elution curve is as shown in FIG.

【0046】次いで、得られた共重合体100gをアセ
トン1200mlに加えて溶解させた後、60℃で少量
の濃塩酸を添加した。得られた溶液を8時間撹拌した
後、この溶液を水中に注ぎ、洗浄・乾燥させたところ、
ポリマー68gが得られた。
Then, 100 g of the obtained copolymer was added to 1200 ml of acetone to dissolve it, and a small amount of concentrated hydrochloric acid was added at 60 ° C. The resulting solution was stirred for 8 hours, then poured into water, washed and dried.
68 g of polymer were obtained.

【0047】膜浸透圧測定法によりこのポリマーの数平
均分子量を測定したところ6500g/モルであった。
また、このポリマーの分子量分布をGPCにより評価し
た結果は図2に示した通りであり、極めて単分散性の高
い共重合体であることが確認された。更に、ここで得ら
れたポリマーの1H−NMRの測定結果からtert−
ブチル基に由来するピークが観測されなかったので、ポ
リマーがポリp−ヒドロキシスチレンとポリαメチルス
チレンとの共重合体であって、tert−ブチル基を全
く有していないことが確認された。
The number average molecular weight of this polymer was measured by the membrane osmometry and found to be 6500 g / mol.
Moreover, the result of having evaluated the molecular weight distribution of this polymer by GPC is as shown in FIG. 2, and it was confirmed that it was a copolymer having extremely high monodispersity. Furthermore, from the 1 H-NMR measurement results of the polymer obtained here, tert-
Since a peak derived from a butyl group was not observed, it was confirmed that the polymer was a copolymer of poly p-hydroxystyrene and poly α-methylstyrene and had no tert-butyl group.

【0048】tert−ブトキシカルボニル基で部分エ
ステル化されたp−ヒドロキシスチレンとαメチルスチ
レンとのブロック共重合体の合成 リビング重合で得られたp−ヒドロキシスチレンとαメ
チルスチレンとの共重合体(分子量6500、分子量分
布1.11)50gをピリジン1リットルに溶解させ、
45℃で撹拌しながら二炭酸ジ−t−ブチルを35g添
加した。添加と同時にガスが発生したが、N2気流中で
一時間反応させた。濃塩酸20gを含む水2リットルに
反応液を滴下し、白色の沈澱を得た。ろ過した後、アセ
トン50mlに沈澱溶解させ、水1リットルに滴下し
た。沈澱をろ過した後、40℃以下で真空乾燥した。
A partial tert-butoxycarbonyl group
Stellized p-hydroxystyrene and α-methylstyrene
Synthesis of Block Copolymer with Ren 50 g of a copolymer of p-hydroxystyrene and α-methylstyrene (molecular weight 6500, molecular weight distribution 1.11) obtained by living polymerization was dissolved in 1 liter of pyridine,
While stirring at 45 ° C, 35 g of di-t-butyl dicarbonate was added. A gas was generated at the same time as the addition, but the reaction was carried out for 1 hour in a N 2 stream. The reaction solution was added dropwise to 2 liters of water containing 20 g of concentrated hydrochloric acid to obtain a white precipitate. After filtering, the precipitate was dissolved in 50 ml of acetone and added dropwise to 1 liter of water. After filtering the precipitate, it was dried under vacuum at 40 ° C or lower.

【0049】得られたポリマーは前記式(1),(2)
及び(3)の繰り返し単位を有するもので、1H−NM
Rにおける8ppmのOH基のピークを用いてtert
−ブトキシカルボニル基の導入率を求めた結果、17.
0%であり、また分子量分布は1.12であった。
The obtained polymer has the above formulas (1) and (2)
And having a repeating unit of (3), 1 H-NM
Using the peak of the OH group at 8 ppm in R
As a result of obtaining the introduction rate of the -butoxycarbonyl group, 17.
It was 0% and the molecular weight distribution was 1.12.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例で得られたp−tert−ブトキシスチ
レンとαメチルスチレンとのブロック共重合体のGPC
溶出曲線を示すグラフである。
FIG. 1 is a GPC of a block copolymer of p-tert-butoxystyrene and α-methylstyrene obtained in Examples.
It is a graph which shows an elution curve.

【図2】実施例で得られたp−ヒドロキシスチレンとα
メチルスチレンとのブロック共重合体のGPC溶出曲線
を示すグラフである。
FIG. 2 shows p-hydroxystyrene and α obtained in Examples.
It is a graph which shows the GPC elution curve of a block copolymer with methylstyrene.

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Continued Front Page (72) Inventor Fujio Yagihashi 3-2-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Corporate Research Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記構造式(1),(2)及び(3)で
示される繰り返し単位を有し、かつ分子量分布が重量平
均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)=1.01〜
1.5であることを特徴とするポリp−ヒドロキシスチ
レン部の水酸基がtert−ブトキシカルボニル基で部
分エステル化されたp−ヒドロキシスチレン−αメチル
スチレンブロック共重合体。 【化1】
1. A repeating unit represented by the following structural formulas (1), (2) and (3), and having a molecular weight distribution of weight average molecular weight (M w ) / number average molecular weight (M n ) = 1. 01-
The p-hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer in which the hydroxyl group of the poly-p-hydroxystyrene part is partially esterified with a tert-butoxycarbonyl group, which is 1.5. [Chemical 1]
【請求項2】 重量平均分子量(Mw)/数平均分子量
(Mn)が1.01〜1.5の単分散性のp−ヒドロキ
シスチレンとαメチルスチレンとのブロック共重合体中
のポリp−ヒドロキシスチレン部の水酸基を部分的にt
ert−ブトキシカルボニル化する請求項1記載のp−
ヒドロキシスチレン−αメチルスチレンブロック共重合
体の製造方法。
2. Poly in a block copolymer of monodisperse p-hydroxystyrene and α-methylstyrene having a weight average molecular weight (M w ) / number average molecular weight (M n ) of 1.01 to 1.5. The hydroxyl group of the p-hydroxystyrene part is partially t
The p- according to claim 1, which is ert-butoxycarbonylated.
A method for producing a hydroxystyrene-α-methylstyrene block copolymer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100313150B1 (en) * 1997-12-31 2001-12-28 박종섭 Lithocholylacidyl(meth)acrylate monomer and copolymer resin having the monomer and photoresist using the resin

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100313150B1 (en) * 1997-12-31 2001-12-28 박종섭 Lithocholylacidyl(meth)acrylate monomer and copolymer resin having the monomer and photoresist using the resin

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