KR100269501B1 - Chemically amplified resist large in transparency and sensitivity to exposure kight less than 248 nanometer wavelength and process of forming mask - Google Patents
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Abstract
하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 중합하여 중합체를 얻고, 이 중합체와 광산 발생제를 용매에 용해시켜 ArF 엑시머 레이저광에 대한 투명도와 감도가 모두 높고 해상성이 향상된 화학증폭 레지스트층을 형성시킨다.The polymer represented by Chemical Formula 1 is polymerized to obtain a polymer, and the polymer and the photoacid generator are dissolved in a solvent to form a chemically amplified resist layer having both high transparency and high sensitivity to ArF excimer laser light and improved resolution.
식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기를 나타내며, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1이며, R3는 수소 원자, 메틸기 또는 아세틸기를 나타낸다.In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a bridged hydrocarbon group having 7 to 22 carbon atoms, m is 0 or 1, n is 0 or 1, and R 3 is a hydrogen atom, a methyl group Or an acetyl group.
Description
본 발명은 화학증폭 레지스트, 및 더욱 구체적으로는 자외선, 원자외선, 전자빔, 이온빔 및 x-선에 민감한 화학증폭 레지스트 및 그로부터 마스크를 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to chemically amplified resists and, more particularly, chemically amplified resists sensitive to ultraviolet light, far ultraviolet rays, electron beams, ion beams and x-rays and methods of forming masks therefrom.
D-램 (dynamic random access memory) 소자와 같은 반도체 집적회로 소자의 집적 밀도는 점점 더 높아지고 있으며, 그에 따라 패턴을 형성시키려는 얇은 층 위에 도포된 감광성 화합물층에 극소형 패턴을 전사하는 리도그래피법이 기대를 모으고 있다.The integration density of semiconductor integrated circuit devices, such as dynamic random access memory (D-RAM) devices, is becoming higher and higher, so the lithographic method of transferring a very small pattern to a photosensitive compound layer applied on a thin layer to form a pattern is expected. Are gathering.
극소형 패턴을 얻는 한 가지 방법은 보다 짧은 파장의 노출광을 사용하는 것이다. 256-메가비트 D-램 소자는 가까운 미래에 나올 것으로 예정되어 있으며 최소 패턴폭이 0.25 미크론 이하가 되도록 설계된다. KrF 엑시머 레이저의 파장은 248 나노미터로 365 나노미터인 i-선의 파장보다 짧기 때문에 최소 패턴폭을 달성하기 위해서는 패턴 전사에 i-선보다는 KrF 엑시머 레이저가 사용될 것이다.One way to obtain a very small pattern is to use shorter wavelengths of exposed light. The 256-megabit D-RAM device is expected in the near future and is designed to have a minimum pattern width of less than 0.25 microns. Since the wavelength of the KrF excimer laser is 248 nanometers, which is shorter than that of 365 nanometers of i-rays, KrF excimer lasers will be used rather than i-rays for pattern transfer to achieve the minimum pattern width.
차세대 D-램 소자, 즉 1 기가비트 D-램 소자는 최소 패턴폭이 0.2 미크론 이하가 될 것이고, 이러한 극소형 패턴은 더욱 짧은 파장을 필요로한다. 실제로 파장 193 나노미터의 ArF 엑시머 레이저를 이용한 리도그래피법에 대한 연구개발 노력이 행해지고 있다.Next-generation D-RAM devices, or 1 Gigabit D-RAM devices, will have a minimum pattern width of 0.2 microns or less, and these tiny patterns require shorter wavelengths. In fact, research and development efforts on lithography using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nanometers have been made.
극대규모 집적을 위한 리도그래피는 고감도의 고해상성 레지스트 재료를 요구한다. 소량의 노출광을 통해 상이 레지스트층에 전사되기 때문에 고감도가 요망된다. 소량의 노출광은 노광기에 들어있는 렌즈와 같은 광학적 부품에 대한 손상을 감소시킨다. 또한 소량의 노출광을 통한 패턴 전사는 엑시머 레이저 광원 내에 밀봉된 레이저원 기체를 덜 열화시킨다. 레이저원 기체는 매우 값비싸므로 소량의 노출광을 통한 패턴 전사는 극대규모 집적의 생산 비용을 절감시킨다.Lithography for maximum integration requires high sensitivity and high resolution resist materials. High sensitivity is desired because the image is transferred to the resist layer through a small amount of exposed light. Small amounts of exposed light reduce damage to optical components such as lenses in the exposure machine. In addition, pattern transfer through a small amount of exposed light causes less degradation of the laser source gas sealed in the excimer laser light source. Laser source gases are very expensive, so pattern transfer through small amounts of exposed light reduces the production cost of large scale integration.
화학증폭 레지스트는 높은 감도를 구현한다. 화학증폭 레지스트는 활성화광에 노출되면 광화학적으로 발생되는 산을 제공하는, 양이온 발생제 등의 광산 발생제를 함유한다. 일본 특허 공고 제2-27660호에는 트리페닐술포늄-헥사플루오로아르세네이트와 폴리(t-부톡시카르보닐옥시-α-메틸스티렌)으로 이루어진 화학증폭 레지스트가 개시되어 있다. 화학증폭 레지스트는 그 성분에 특징이 있다. 화학증폭 레지스트가 광선에 노출되면 광화학적 산발생제가 양성자성 산을 발생시킨다. 이 양성자성 산은 후열처리 과정에서 고체 상태의 레지스트 속으로 이동하면서 열로 기동되는 촉매로 작용하여 반응을 100배 내지 1000배 증폭시킨다. 광화학 반응의 효율을 광자 하나 당 화학 반응의 비율로 정의한다면 통상적인 레지스트의 광화학 반응 효율은 1 미만이다. 그러나, 화학증폭 레지스트는 광화학 반응의 효율을 현저히 증가시키며 광 조사에 대한 감도를 향상시킨다. 대부분의 레지스트 재료는 화학증폭식이며 새로운 레지스트 재료에 있어서 화학증폭 기능은 필수적이다.Chemically amplified resists achieve high sensitivity. Chemically amplified resists contain photoacid generators, such as cation generators, which provide an acid that is photochemically generated when exposed to activating light. Japanese Patent Publication No. 2-27660 discloses a chemically amplified resist consisting of triphenylsulfonium-hexafluoroarsenate and poly (t-butoxycarbonyloxy-α-methylstyrene). Chemically amplified resists are characteristic of their components. When the chemically amplified resist is exposed to light, the photochemical acid generator generates a protic acid. This protic acid acts as a thermally actuated catalyst as it moves into the resist in the solid state during the post-heating process to amplify the reaction 100 to 1000 times. If the efficiency of a photochemical reaction is defined as the ratio of chemical reactions per photon, the photochemical reaction efficiency of a conventional resist is less than one. However, chemically amplified resists significantly increase the efficiency of photochemical reactions and improve sensitivity to light irradiation. Most resist materials are chemically amplified and chemical amplification is essential for new resist materials.
종래의 감광성 합성 수지 화합물은 파장이 220 나노미터 이하인 엑시머 레이저광을 이용한 리도그래피에는 거의 소용이 없는데, 이것은 수지 성분의 투명도 및 에칭제에 대한 내성이 낮기 때문이다.Conventional photosensitive synthetic resin compounds are of little use for lithography using excimer laser light having a wavelength of 220 nanometers or less, because the resin components have low transparency and resistance to etching agents.
종래의 리도그래피는 파장이 248 나노미터인 KrF 엑시머 레이저광보다 파장이 긴 노출광을 사용하며, 감광성 합성 수지는 노볼락 수지 또는 폴리(p-비닐페놀)과 같은 수지 성분을 함유한다. 레지스트에 사용할 수 있는 수지는 구조 단위에 방향족 고리를 함유하는데, 이 방향족 고리는 레지스트에 건식 에칭 저항성을 부여한다. 그러나, 방향족 고리는 파장이 220 나노미터 이하인 빛에 대해서 흡광성이 강하여 레지스트의 표면 부분이 대부분의 노출광을 흡수하기 때문에 종래의 수지는 레지스트에 사용되기 어렵다. 달리 말하면, 노출광이 레지스트와 기판 간의 경계에까지 도달하지 않아서 극소형 패턴이 레지스트 마스크에 전사되기 어렵다. 이 현상은 문헌[Sasago et al., "ArF Excimer Laser Lithography (3)-Evaluation of Resist-", proceedings of Joint Lectures of 35 Meeting of Applied Physics Society, 1p-K-4, 1989]에 보고되어 있다. 이런 이유로 차세대 리도그래피는 방향족 고리 없이 큰 건식 에칭 저항성을 달성하는 수지를 요구한다.Conventional lithography uses exposed light with a longer wavelength than KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nanometers, and the photosensitive synthetic resin contains a resin component such as novolak resin or poly (p-vinylphenol). Resins usable in resists contain an aromatic ring in the structural unit, which gives the resist dry etching resistance. However, conventional aromatic resins are difficult to be used in resists because aromatic rings have strong absorbance for light having a wavelength of 220 nanometers or less and the surface portion of the resist absorbs most of the exposed light. In other words, the exposure light does not reach the boundary between the resist and the substrate so that the microscopic pattern is hard to be transferred to the resist mask. This phenomenon is reported in Sasago et al., "ArF Excimer Laser Lithography (3) -Evaluation of Resist-", proceedings of Joint Lectures of 35 Meeting of Applied Physics Society, 1p-K-4, 1989. For this reason, next-generation lithography requires resins that achieve large dry etch resistance without aromatic rings.
건식 에칭 저항성이 크고 파장 193 나노미터의 빛에 대한 투명도가 우수한 몇몇 고분자량 화합물이 제안된 바 있다. 다음은 공지된 종래의 고분자량 화합물들이다.Several high molecular weight compounds have been proposed that are dry etch resistant and have excellent transparency to light at wavelengths of 193 nanometers. The following are known conventional high molecular weight compounds.
다께찌(Takechi) 등은 문헌["Alicyclic Polymer for ArF and KrF Excimer Resist Based on Chemical Aplification", Journal of Photopolymer Science and Technology, v.5, No.3 (1992), pp. 439-446]에서 아다만틸메타크릴레이트와 tert-부틸메타크릴레이트의 공중합체를 개시하였다. 아다만틸메타크릴레이트는 공중합체의 구성단위를 이루는데 일종의 지환족 고분자량 화합물이다.Takechi et al., “Alicyclic Polymer for ArF and KrF Excimer Resist Based on Chemical Aplification,” Journal of Photopolymer Science and Technology, v. 5, No. 3 (1992), pp. 439-446 discloses copolymers of adamantyl methacrylate with tert-butyl methacrylate. Adamantyl methacrylate is a kind of alicyclic high molecular weight compound that forms a structural unit of the copolymer.
일본 특허 공개 (JPA) 제5-265212호에는 다께찌 등이 제안한 것과 유사한 고분자량 화합물이 개시되어 있다.Japanese Patent Laid-Open (JPA) No. 5-265212 discloses a high molecular weight compound similar to that proposed by Dagechi et al.
엔도(Endo) 등은 문헌["Challenges in Excimer Laser Lithography for 256 DRAM and beyond", proceedings of IEDM, CA 14-18, 샌프란시스코, 1992]에서 폴리(노르보르닐 메타크릴레이트)를 개시하였다.Endo et al. Disclosed poly (norbornyl methacrylate) in "Challenges in Excimer Laser Lithography for 256 DRAM and beyond", proceedings of IEDM, CA 14-18, San Francisco, 1992.
월라프(G.M. Wallaff) 등은 문헌["Single-layer chemically amplified photoresists for 193-nm lithography", Journal of Vacuum Science and Technology, B11, v.6, pp. 2783-2788]에서 폴리(이소보르닐 메타크릴레이트)단위와의 공중합체를 개시하였다.Wallaf et al., "Single-layer chemically amplified photoresists for 193-nm lithography," Journal of Vacuum Science and Technology, B11, v. 6, pp. 2783-2788, discloses copolymers with poly (isobornyl methacrylate) units.
일본 특허 공개 제8-82925호에는 폴리(멘틸-메타크릴레이트)단위가 기재되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 8-82925 describes poly (mentyl-methacrylate) units.
아다만틸기, 노르보르닐기, 이소보르닐기 또는 멘틸기와 같은 지환족기는 상기 선행기술의 고분자량 화합물에 양호한 건식 에칭 저항성을 부여한다. 그러나, 이들 기에는 노광된 부분과 노광되지 않은 부분간의 용해성을 변화시킬 잔기가 없다. 이 때문에 상기 고분자량 화합물들은 삼급 부틸 메타크릴레이트 또는 테트라히드로피라닐 메타크릴레이트와 같이 메타크릴산 단위의 카르복실기가 보호되는 공단량체와 함께 공중합체를 형성했을 때 비로소 수지 성분으로 이용할 수 있다. 노광된 부분과 노광되지 않은 부분간의 용해성 차이를 얻기 위해서는 선행기술의 레지스트는 상기 공단량체를 30 내지 50 몰% 필요로 한다. 공단량체는 건식 에칭 저항성이 작아서 선행기술의 레지스트 역시 건식 에칭 저항성이 낮다. 이것은 선행기술의 수지 성분이 실제 리도그래피에 이용하기 어렵다는 것을 뜻한다.Alicyclic groups such as adamantyl, norbornyl, isobornyl or menthyl groups impart good dry etching resistance to the high molecular weight compounds of the prior art. However, there are no residues in these groups that will change the solubility between the exposed and unexposed portions. For this reason, the high molecular weight compounds can be used as a resin component only when a copolymer is formed together with a comonomer in which carboxyl groups of methacrylic acid units are protected, such as tertiary butyl methacrylate or tetrahydropyranyl methacrylate. Prior art resists require from 30 to 50 mole percent of the comonomer to obtain a difference in solubility between the exposed and unexposed portions. The comonomers have low dry etch resistance, so the resists of the prior art also have low dry etch resistance. This means that the resin component of the prior art is difficult to use in actual lithography.
더욱이, 지환족기와 극성 변환기는 소수성이며, 따라서 이 소수성 기를 지닌 중합체는 규소 기판에 대한 부착력이 낮다. 이 때문에 선행기술의 레지스트를 사용해서는 극소형 패턴을 재현시키기 어렵다. 선행기술의 레지스트에 내재된 또다른 단점은 알칼리성 현상액에 찌꺼지 또는 잔류물이 남는다는 것으로, 이 잔류물은 현상액을 열화시킨다.Moreover, the cycloaliphatic groups and the polar converters are hydrophobic, and therefore the polymers having these hydrophobic groups have low adhesion to the silicon substrate. For this reason, it is difficult to reproduce the micro pattern using the resist of the prior art. Another disadvantage inherent in prior art resists is that residue or residue remains in the alkaline developer, which residue degrades the developer.
상기 단점을 극복하기 위해 본 발명자들은 일본 특허 공개 제8-259626호에서 개선된 중합체와 감광성 수지 화합물을 제안한 바 있다. 이 중합체는 파장이 220 나노미터 이하인 노출광에 대해 투명도가 우수하고 건식 에칭 저항성이 양호하며 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 사이의 용해성 차이가 크다.In order to overcome the above disadvantages, the present inventors have proposed an improved polymer and photosensitive resin compound in Japanese Patent Laid-Open No. 8-259626. This polymer has good transparency to exposed light with a wavelength of 220 nanometers or less, good dry etching resistance, and a large difference in solubility between exposed and unexposed areas.
구체적으로, 지환족기는 중합체에 우수한 건식 에칭 저항성을 부여하고, 카르복실기는 극성이 크다. 본 발명자들은 지환족기를 카르복실기에 결합시키면 중합체의 극성 및 친수성이 향상된다는 것을 확인하였다. 상기 중합체를 사용하여 본 발명자들은 감광성 수지 화합물을 제조하였다. 이 감광성 수지 화합물은 양호한 투명도, 즉 1 미크론당 70%, KrF 레이저광에 적합한 폴리(비닐페놀)계의 화학증폭 포지티브 레지스트만큼 큰 양호한 건식 에칭 저항성, 규소 기판에 대한 양호한 부착력, 그리고 2.38 중량%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유한 알칼리 현상제와 같은 알칼리성 현상액에 대한 양호한 용해도를 보였다. 알칼리 현상제의 대표적인 예는 도꾜 응용화학산업사(Tokyo Applied Chemical Industry Corporation)에서 제조한 NMD-3였다. 본 발명자들 중 한 사람인 마에다(Maeda) 등은 감광성 레지스트 화합물의 패턴 형성특성을 평가하였다. ArF 엑시머 레이저원과 개구수가 0.6인 렌즈 단위가 장치된 니콘사(Nikkon Corporation)의 원형 노광기를 사용하여 0.16 미크론의 라인-스페이스 패턴을 감광성 레지스트 화합물층에 전사하였다. 라인-스페이스 패턴의 잠상을 현상하고 마에다 등은 문헌["Novel Alkaline-Soluble Alicyclic Polymer Poly(TCDMACOOH) for ArF Chemically Amplified Positive Resists", proceedings of SPIE, v.2724, pp. 377-385]에 보고된 바와 같이 양호한 해상성을 확인하였다.Specifically, the alicyclic group imparts excellent dry etching resistance to the polymer, and the carboxyl group has a large polarity. The inventors have found that binding of the cycloaliphatic group to the carboxyl group improves the polarity and hydrophilicity of the polymer. Using the polymer, the present inventors produced a photosensitive resin compound. This photosensitive resin compound has good transparency, i.e. 70% per micron, good dry etch resistance as good as poly (vinylphenol) based chemically amplified positive resists suitable for KrF laser light, good adhesion to silicon substrates, and 2.38% by weight. Good solubility in alkaline developers such as alkaline developers containing tetramethylammonium hydroxide was shown. A representative example of the alkaline developer was NMD-3 manufactured by Tokyo Applied Chemical Industry Corporation. Maeda et al., One of the inventors, evaluated the pattern formation characteristics of the photosensitive resist compound. A 0.16 micron line-space pattern was transferred to the photosensitive resist compound layer using a Nikon Corporation circular exposure machine equipped with an ArF excimer laser source and a lens unit with a numerical aperture of 0.6. The latent image of the line-space pattern was developed and Maeda et al., "Novel Alkaline-Soluble Alicyclic Polymer Poly (TCDMACOOH) for ArF Chemically Amplified Positive Resists", proceedings of SPIE, v.2724, pp. 377-385 confirmed good resolution.
따라서, 본 발명자들이 이미 제안한 기존의 화학증폭 레지스트는 파장 200 나노미터 미만의 노출광 및 알칼리 용액에 대해 상당히 양호한 성질을 보여준다. 그러나 상기 화학증폭 레지스트는 다음과 같은 문제점을 가진다.Therefore, the existing chemically amplified resists proposed by the present inventors show considerably good properties for exposed light and alkali solutions of less than 200 nanometers in wavelength. However, the chemically amplified resist has the following problems.
먼저, 카르복실기는 앞서 설명한 것처럼 수지 화합물에 양호한 극성을 부여하여 상기 화학증폭 레지스트가 높은 해상도를 구현하도록 한다. 그러나 카르복실기는 알칼리 용액에 폴리(비닐페놀) 수지보다 빨리 용해된다. 이것은 상기 화학증폭 레지스트의 노광되지 않은 부분이 알칼리성 현상액에 용해되기 쉽다는 것을 뜻한다. 그 결과 레지스트 마스크는 현상 단계에서 두께가 감소하여 극소형 패턴의 재현성이 제조자에게 만족스럽지 않게 된다. 따라서, 노광되지 않은 부분의 알칼리성 현상액에 대한 작은 저항성이 첫 번째 문제이다.First, as described above, the carboxyl group gives good polarity to the resin compound so that the chemically amplified resist realizes high resolution. However, carboxyl groups dissolve faster than poly (vinylphenol) resins in alkaline solutions. This means that the unexposed portions of the chemically amplified resist are likely to be dissolved in the alkaline developer. As a result, the resist mask is reduced in thickness during the development stage, so that the reproducibility of the micro pattern is not satisfactory to the manufacturer. Therefore, small resistance to the alkaline developer of the unexposed portion is the first problem.
tert-부틸기 또는 테트라히드로피라닐기와 같은 극성 변환기가 화학증폭 레지스트에 도입되면 이 극성 변환기가 보호기의 보호비율을 향상시켜 카르복실산은 중합체 중에 남아있을 수 있다. 이에 따라 알칼리성 현상액에 대한 저항성이 개선된다. 그러나, 극성 변환기는 중합체의 극성을 감소시켜 부착력이 낮아지게 한다. 부착력이 낮으면 극소형 패턴 레지스트 마스크가 망가진다.When a polar converter, such as tert-butyl or tetrahydropyranyl, is introduced into the chemically amplified resist, the polar converter improves the protective ratio of the protecting group so that the carboxylic acid may remain in the polymer. This improves the resistance to the alkaline developer. However, polarity converters reduce the polarity of the polymer and result in low adhesion. Low adhesion breaks the micro pattern resist mask.
따라서, 이미 제안된 선행기술의 화학증폭 레지스트에서는, 통상적인 리도그래피에 대중적인 2.38 중량%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유한 현상액과 같은 알칼리성 현상액에 대한 노광되지 않은 레지스트 부분의 저항성과 부착력 사이에서 균형을 취해야 했다.Thus, in the previously proposed prior art chemically amplified resists, there is a relationship between the resistance and adhesion of unexposed resist portions to alkaline developers, such as developers containing 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide, which is popular for conventional lithography. Had to balance.
본 발명의 중요한 목적은 알칼리성 현상액에 대한 큰 저항성과 큰 부착력을 보이는 화학증폭 레지스트를 제공하는 것이다.It is an important object of the present invention to provide a chemically amplified resist that exhibits great resistance and high adhesion to alkaline developers.
본 발명의 또다른 중요한 목적은 상기 화학증폭 레지스트로 레지스트 마스크를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.Another important object of the present invention is to provide a method of forming a resist mask with the chemically amplified resist.
도 1은 하기 화학식 2 중의 "x"와 용해 속도 사이의 관계를 보여주는 그래프.1 is a graph showing the relationship between "x" and the dissolution rate in the formula (2).
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 레지스트 마스크를 형성하는 방법을 보여주는 단면도.2 to 7 are cross-sectional views showing a method of forming a resist mask according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 반도체 웨이퍼 2: 액상 화학증폭 레지스트층1: Semiconductor wafer 2: Liquid chemically amplified resist layer
3: 핫 플레이트 4: 화학증폭 레지스트층3: hot plate 4: chemically amplified resist layer
5: 노광기 7: 분사 노즐5: exposure machine 7: spray nozzle
8: 마스크층8: mask layer
본 발명자들은 선행기술의 화학증폭 레지스트에 내재하는 문제점들을 숙고하여 새로운 화합물로 된 공중합체가 알칼리성 현상액에 대한 우수한 저항성과 큰 부착력을 보인다는 것을 발견하였다.The present inventors have contemplated the problems inherent in the prior art chemically amplified resist and found that the copolymer of the new compound shows excellent resistance to alkaline developer and great adhesion.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명자들은 지환족 탄화수소 잔기와 극성이 카르복실기보다 낮은 극성기를 함유한 단량체를 중합하는 것을 제안하게 되었다. 이 지환족 탄화수소 잔기는 중합체에 파장 220 나노미터 미만의 노출광에 대한 우수한 투명도와 큰 에칭 저항성을 부여하며, 극성기의 예로는 히드록실기, 메톡시기 및 아세틸옥시기가 있다.In order to achieve the object of the present invention, the present inventors have proposed to polymerize an alicyclic hydrocarbon residue and a monomer containing a polar group having a polarity lower than that of the carboxyl group. These cycloaliphatic hydrocarbon residues give the polymer excellent transparency and large etch resistance to exposed light of wavelengths less than 220 nanometers, and examples of polar groups include hydroxyl groups, methoxy groups and acetyloxy groups.
본 발명의 한 측면에 따르면,According to one aspect of the invention,
0.2 내지 25 중량부의 양으로 함유된 광산 발생제, 및Photoacid generators contained in an amount of 0.2 to 25 parts by weight, and
하기 화학식 1로 표시되는 단량체와 다른 중합성 화합물을 공중합시켜 이루어지며, 50 내지 99.8 중량부의 양으로 함유된 중합체A polymer made by copolymerizing a monomer represented by Formula 1 with another polymerizable compound and contained in an amount of 50 to 99.8 parts by weight.
로 이루어진 화학증폭 레지스트가 제공된다.A chemically amplified resist is provided.
<화학식 1><Formula 1>
식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기를 나타내며, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1이며, R3는 수소 원자, 메틸기 또는 아세틸기를 나타낸다.In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a bridged hydrocarbon group having 7 to 22 carbon atoms, m is 0 or 1, n is 0 or 1, and R 3 is a hydrogen atom, a methyl group Or an acetyl group.
본 발명의 다른 한 면에 따르면,According to another aspect of the invention,
0.2 내지 25 중량부의 양으로 함유된 광산 발생제,Photoacid generator contained in an amount of 0.2 to 25 parts by weight,
산의 존재시에 활성화되고 1 내지 40 중량부의 양으로 함유된 가교결합제, 및Crosslinker activated in the presence of an acid and contained in an amount of 1 to 40 parts by weight, and
화학식 1로 표시되는 단량체와 다른 중합성 화합물을 공중합시켜 이루어지며, 50 내지 98.8 중량부의 양으로 함유된 중합체A polymer made by copolymerizing a monomer represented by Formula 1 with another polymerizable compound and contained in an amount of 50 to 98.8 parts by weight.
로 이루어진 화학증폭 레지스트가 제공된다.A chemically amplified resist is provided.
<화학식 1><Formula 1>
식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기를 나타내며, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1이며, R3는 수소 원자, 메틸기 또는 아세틸기를 나타낸다.In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a bridged hydrocarbon group having 7 to 22 carbon atoms, m is 0 or 1, n is 0 or 1, and R 3 is a hydrogen atom, a methyl group Or an acetyl group.
본 발명의 또다른 한 면에 따르면,According to another aspect of the invention,
a) 고상 구조체를 마련하는 단계,a) preparing a solid structure,
b) 상기 고상 구조체의 표면에 화학증폭 레지스트를 도포하여 표면상에 화학증폭 레지스트층을 형성하는 단계,b) applying a chemically amplified resist to the surface of the solid structure to form a chemically amplified resist layer on the surface,
c) 상기 화학증폭 레지스트층에 마스크를 통해 빛을 조사하여 층내에 잠상을 형성하는 단계, 및c) irradiating the chemically amplified resist layer with light through a mask to form a latent image in the layer, and
d) 상기 잠상을 현상하여 상기 화학증폭 레지스트층으로부터 레지스트 마스크를 형성하는 단계d) developing the latent image to form a resist mask from the chemically amplified resist layer
로 이루어지며, 상기 화학증폭 레지스트가The chemically amplified resist
0.2 내지 25 중량부의 양으로 함유된 광산 발생제, 및Photoacid generators contained in an amount of 0.2 to 25 parts by weight, and
하기 화학식 1로 표시되는 단량체와 다른 중합성 화합물을 공중합시켜 이루어지며, 50 내지 99.8 중량부의 양으로 함유된 중합체A polymer made by copolymerizing a monomer represented by Formula 1 with another polymerizable compound and contained in an amount of 50 to 99.8 parts by weight.
로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 레지스트 마스크 형성방법이 제공된다.A resist mask forming method is provided.
<화학식 1><Formula 1>
식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기를 나타내며, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1이며, R3는 수소 원자, 메틸기 또는 아세틸기를 나타낸다.In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a bridged hydrocarbon group having 7 to 22 carbon atoms, m is 0 or 1, n is 0 or 1, and R 3 is a hydrogen atom, a methyl group Or an acetyl group.
본 발명의 또다른 한 면에 따르면,According to another aspect of the invention,
a) 고상 구조체를 마련하는 단계,a) preparing a solid structure,
b) 0.2 내지 25 중량부의 양으로 함유된 광산 발생제,b) a photoacid generator contained in an amount of 0.2 to 25 parts by weight,
산의 존재시에 활성화되고 1 내지 40 중량부의 양으로 함유된 가교결합제, 및Crosslinker activated in the presence of an acid and contained in an amount of 1 to 40 parts by weight, and
하기 화학식 1로 표시되는 단량체와 다른 중합성 화합물을 공중합시켜 이루어지며, 50 내지 98.8 중량부의 양으로 함유된 중합체A polymer made by copolymerizing a monomer represented by Formula 1 with another polymerizable compound and contained in an amount of 50 to 98.8 parts by weight.
로 이루어진 화학증폭 레지스트를 상기 고상 구조체의 표면에 도포하여 표면상에 화학증폭 레지스트층을 형성하는 단계,Applying a chemically amplified resist to the surface of the solid structure to form a chemically amplified resist layer on the surface,
<화학식 1><Formula 1>
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기를 나타내며, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1이며, R3는 수소 원자, 메틸기 또는 아세틸기를 나타낸다.)(Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a bridged hydrocarbon group of 7 to 22 carbon atoms, m is 0 or 1, n is 0 or 1, R 3 is a hydrogen atom, Methyl group or acetyl group.)
c) 상기 화학증폭 레지스트층에 마스크를 통해 빛을 조사하여 층내에 잠상을 형성하는 단계, 및c) irradiating the chemically amplified resist layer with light through a mask to form a latent image in the layer, and
d) 상기 잠상을 현상하여 상기 화학증폭 레지스트층으로부터 레지스트 마스크를 형성하는 단계d) developing the latent image to form a resist mask from the chemically amplified resist layer
로 이루어지는 레지스트 마스크 형성방법이 제공된다.A resist mask forming method is provided.
다리걸친 탄화수소기는 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸디일기, 노르보르난디일기, 메틸노르보르난디일기, 이소보르난디일기, 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 2,7-디메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 2,10-디-메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 11,12-디메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸디일기, 옥타시클로[8.8.12,9.14,7.111,18.113,16.0.03,8.012,17]도코산디일기 또는 아다만탄디일기일 수 있다. 이러한 종류의 다리걸친 탄화수소기의 구조식은 각각 하기 표 1에 제시한 것과 같다.The bridged hydrocarbon group is tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, norbornanediyl group, methyl norbornanediyl group, isobornanediyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dode Candiyl group, methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 2,7-dimethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 2,10 -Di-methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 11,12-dimethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, hexahexa [ 6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14 ] hepta-decane-diyl, octahydro-bicyclo [8.8.1 2,9 .1 4,7 .1 11,18 .1 13, 16 .0.0 3,8 12,17 ] docosandiyl or adamantanediyl. Structural formulas of bridged hydrocarbon groups of this kind are as shown in Table 1 below.
상기 비닐 단량체와 다른 중합성 화합물로부터 공중합된 중합체는 중량 평균 분자량이 1,000 내지 50,000 범위이며, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The polymer copolymerized from the vinyl monomer and another polymerizable compound has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 50,000, and may be represented by the following Chemical Formula 2.
식 중, R1, R4및 R6는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2, R5및 R7은 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기를 나타내며, R3는 수소 원자, 메틸기 또는 아세틸기를 나타내고, R8은 산에 의해 분해되는 기를 나타내며, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1이며, i는 0 또는 1이고, k는 0 또는 1이며, x+y+z=1, x는 0.05 내지 0.75이고, y는 0 내지 0.8이며, z는 0 내지 0.6이다.In the formula, R 1 , R 4 and R 6 represent a hydrogen atom or a methyl group, R 2 , R 5 and R 7 represent a bridged hydrocarbon group having 7 to 22 carbon atoms, and R 3 represents a hydrogen atom, a methyl group or acetyl R 8 represents a group which is decomposed by an acid, m is 0 or 1, n is 0 or 1, i is 0 or 1, k is 0 or 1, and x + y + z = 1, x is 0.05 to 0.75, y is 0 to 0.8 and z is 0 to 0.6.
상기 다리걸친 탄화수소기는 표 1에 열거된 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸디일기, 노르보르난디일기, 메틸노르보르난디일기, 이소보르난디일기, 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 2,7-디메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 2,10-디-메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 11,12-디메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸디일기, 옥타시클로[8.8.12,9.14,7.111,18.113,16.0.03,8.012,17]도코산디일기 또는 아다만탄디일기일 수 있다.The bridged hydrocarbon group is tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl, norbornanediyl, methylnorbornanediyl, isobornanediyl, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecanediyl group, methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 2,7-dimethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dode Candiyl group, 2,10-di-methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 11,12-dimethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dode alkanediyl group, cyclo hexa [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane-diyl, octahydro-bicyclo [8.8.1 2,9 .1 4,7 .1 11 , 18 .1 13,16 .0.0 3,8 .12 12,17 ] docosandiyl or adamantanediyl.
산에 의해 분해되는 기의 예로는 tert-부틸기, 테트라히드로피란-2-일기, 4-메톡시테트라히드로피란-4-일기, 1-에톡시에틸기, 1-부톡시에틸기, 1-프로폭시에틸기 및 3-옥소시클로헥실기를 들 수 있다.Examples of groups decomposed by an acid include tert-butyl group, tetrahydropyran-2-yl group, 4-methoxytetrahydropyran-4-yl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-propoxy An ethyl group and 3-oxocyclohexyl group are mentioned.
본 발명의 화학증폭 레지스트 및 방법의 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조할 때 아래의 설명으로부터 자명해질 것이다.The features and advantages of the chemically amplified resist and method of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
<화학증폭 레지스트의 합성>Synthesis of chemically amplified resist
R1이 수소 원자 또는 메틸기일 때 화학식 1은 모노메타크릴레이트모노올의 유도체 또는 모노아크릴레이트모노올의 유도체를 나타내며, 이것은 아래와 같이 합성된다.Formula 1 represents a derivative of monomethacrylate monool or a derivative of monoacrylate monool when R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, which is synthesized as follows.
먼저, 디올 화합물을 제조하는데, 하기 화학식 3으로 나타낼 수 있다.First, to prepare a diol compound, it can be represented by the formula (3).
식 중,In the formula,
R2는 탄소 원자수 7 내지 22의 다리걸친 탄화수소기로서, 예를 들면 표 1에 열거된 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸디일기, 노르보르난디일기, 메틸노르보르난디일기, 이소보르난디일기, 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 2,7-디메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 2,10-디-메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 11,12-디메틸테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기, 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸디일기, 옥타시클로[8.8.12,9.14,7.111,18.113,16.0.03,8.012,17]도코산디일기 또는 아다만탄디일기 등이고,R 2 is a bridged hydrocarbon group having 7 to 22 carbon atoms, for example tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, norbornanediyl group, methylnorbornanediyl group, iso Boranediyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 2,7-dimethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 2,10-di-methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, 11,12-dimethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanedioic group, cyclo hexa [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane-diyl group, octanoyl bicyclo [ 8.8.1 2,9 .1 4,7 .1 11,18 .1 13,16 .0.0 3,8 .0 12,17 ] docosandiyl or adamantanediyl, etc.,
m은 0 또는 1이며,m is 0 or 1,
n은 0 또는 1이다.n is 0 or 1;
이어서, 이 고리형 탄화수소를 빙냉시키거나 50℃ 미만인 트리에틸아민 또는 피리딘이 존재하는 가운데 무수 테트라히드로푸란 또는 메틸렌 클로라이드와 같은 용매 중에서 1 내지 10 시간 동안 등몰량의 메타크릴로일 클로라이드 또는 아크릴로일 클로라이드와 반응시킨다. 그 다음, 반응 생성물을 통상적으로 처리 및 정제한다.This cyclic hydrocarbon is then ice-cooled or in equimolar amounts of methacryloyl chloride or acryloyl for 1 to 10 hours in a solvent such as anhydrous tetrahydrofuran or methylene chloride in the presence of triethylamine or pyridine below 50 ° C. React with chloride. The reaction product is then typically processed and purified.
화학식 1로 표시되는 단량체 또는 그를 이용한 공중합체는 아르곤 또는 질소에 의해 형성되는 불활성 분위기에서 테트라히드로푸란과 같은 용매 중에서 중합한다. 여기에 적절한 라디칼 개시제를 첨가하는데, 단량체/개시제의 몰비는 10 내지 200 범위로 한다. 50 내지 70℃에서 0.5 내지 10 시간 동안 교반을 계속한다.The monomer represented by the formula (1) or the copolymer using the same are polymerized in a solvent such as tetrahydrofuran in an inert atmosphere formed by argon or nitrogen. Suitable radical initiators are added thereto, with a molar ratio of monomer / initiator in the range of 10 to 200. Stirring is continued at 50-70 ° C. for 0.5-10 hours.
화학식 2 중의 n값에 해당하는 평균 중합도는 10 내지 500이며, 바람직하게는 10 내지 200이다.The average degree of polymerization corresponding to the n value in the formula (2) is 10 to 500, preferably 10 to 200.
본 발명자들은 다음과 같이 중합체의 투명도를 평가하였다. 두께 1.0 미크론으로 중합체 박막을 형성시켰다. 파장 193 나노미터의 ArF 엑시머 레이저광을 이 박막에 조사하고 투명도를 측정하였다. ArF 엑시머 레이저에 대한 투명도는 65 내지 74 % 범위였으며, 이 중합체는 ArF 엑시머 레이저광을 이용한 리도그래피용으로 실용적이었다.The inventors evaluated the transparency of the polymer as follows. A polymer thin film was formed to a thickness of 1.0 micron. An ArF excimer laser light of wavelength 193 nanometers was irradiated to this thin film and transparency was measured. Transparency for the ArF excimer laser ranged from 65 to 74%, and the polymer was practical for lithography using ArF excimer laser light.
다음으로, 본 발명자들은 규소 기판에 대한 중합체의 부착력을 평가하고 중합체가 규소 기판에 강력하게 부착되는 것을 확인하였다.Next, the inventors evaluated the adhesion of the polymer to the silicon substrate and confirmed that the polymer was strongly attached to the silicon substrate.
본 발명자들은 중합체의 에칭 속도를 평가하였다. 먼저, 본 발명자들은 R1이 수소 원자이고, R3가 메틸기이고, R2가 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸디메틸기이고, m = 1이고, n, i, k = 0인 화학식 2로 표시되는 중합체를 제조하였다. 이 중합체로 박막을 형성하고, CF4기상 에칭제를 사용하여 이 박막에 반응성 이온 에칭을 실시하였다. 에칭 속도는 분 당 180 옹스트롬으로 폴리(비닐페놀)에 필적하는 것이었다.We evaluated the etch rate of the polymer. First, the present inventors have formulas in which R 1 is a hydrogen atom, R 3 is a methyl group, R 2 is a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanedimethyl group, m = 1, n, i, k = 0 The polymer represented by 2 was prepared. A thin film was formed from this polymer, and reactive ion etching was performed on the thin film using a CF 4 gas phase etching agent. The etch rate was comparable to poly (vinylphenol) at 180 angstroms per minute.
특허청구의 범위에 정의된 바와 같이, 화학증폭 레지스트의 핵심적인 성분은 중합체, 광산 발생제 및 용매이다. 광산 발생제는 파장이 300 나노미터 이하, 바람직하게는 220 나노미터 이하인 빛에 대해 반응성이 있는 것이 바람직하다. 또다른 요건은 유기 용매에 중합체와 함께 용해되어 반도체 기판 구조체와 같은 고체상 구조체 위에 균일하게 도포되는 것이다. 상기 요건을 만족시키기만 한다면 임의의 광산 발생제를 본 발명에 따른 화학증폭 레지스트에 사용할 수 있다. 화학증폭 레지스트는 2종 이상의 광산 발생제를 함유할 수도 있고, 화학증폭 레지스트에 추가로 증감제를 혼합할 수도 있다.As defined in the claims, the key components of chemically amplified resists are polymers, photoacid generators and solvents. The photoacid generator is preferably reactive to light having a wavelength of 300 nanometers or less, preferably 220 nanometers or less. Another requirement is to dissolve with the polymer in an organic solvent and apply it uniformly onto the solid phase structure, such as a semiconductor substrate structure. Any photoacid generator can be used in the chemically amplified resist according to the present invention so long as it meets the above requirements. The chemically amplified resist may contain two or more kinds of photoacid generators, and a sensitizer may be further mixed with the chemically amplified resist.
화학증폭 레지스트가 파장 220 나노미터 노출광용 리도그래피에 사용되는 경우, 중합체뿐 아니라 광산 발생제 역시 노출광에 대해 투명할 것이 기대된다. 광산 발생제가 일본 특허 공개 제2-27660호에 개시된 트리페닐술포늄-헥사플루오로아르세네이트와 같이 방향족 고리를 지닌 화합물이면 노출광에 대한 투명도를 감소시키지 않도록 광산 발생제의 함량을 엄격히 제한하는 것이 필요하다.When chemically amplified resists are used in lithography for wavelength 220 nanometer exposed light, it is expected that not only the polymer but also the photoacid generator will be transparent to the exposed light. If the photoacid generator is a compound having an aromatic ring such as triphenylsulfonium-hexafluoroarsenate disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-27660, it is possible to strictly limit the content of the photoacid generator so as not to reduce the transparency to the exposure light. It is necessary.
파장이 220 nm 이하인 노출광에 대해 큰 투명도를 달성하기 위하여, 본 발명자들은 이미 일본 특허 공보 제5-174528호 및 5-174532호에서 방향족 고리를 갖는 종래의 광산 발생제보다 흡광도가 낮고, 감광성은 더 높은 광산 발생제를 제안하였다.In order to achieve great transparency for the exposure light having a wavelength of 220 nm or less, the inventors of the present invention already have lower absorbance than conventional photoacid generators having aromatic rings in Japanese Patent Publication Nos. 5-174528 and 5-174532, Higher photoacid generators have been proposed.
본 발명자들에 의하여 제안된 광산 발생제는 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시된다.Photoacid generators proposed by the present inventors are represented by the following formula (4) or (5).
식 중, R9및 R10은 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기 또는 시클로알킬기이고, R11은 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 시클로알킬기, 2-옥소시클로알킬기, 2-옥소직쇄 알킬기 또는 2-옥소분지쇄 알킬기이며, A-는 BF4 -, AsF6 -, SbF6 -, PF6 -, CF3COO-, ClO4 -, CF3SO3 -또는 알킬술포네이트 또는 아릴 술포네이트와 같은 반대이온이다.Wherein R 9 and R 10 are a straight alkyl group, a branched alkyl group or a cycloalkyl group, and R 11 is a straight alkyl group, a branched alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, a 2-oxo straight chain alkyl group or a 2-oxo branched chain alkyl group, A- is BF 4 -, AsF 6 -, SbF 6 -, PF 6 -, CF 3 COO -, ClO 4 -, CF 3 SO 3 - or a counterion such as alkyl sulfonate, or aryl sulfonate.
식 중, R12및 R13각각은 수소원자, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기 및 시클로알킬기이고, R14는 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기 또는 트리플루오로메틸 또는 퍼플루오로알킬과 같은 할로알킬기이다.Wherein R 12 and R 13 are each a hydrogen atom, a straight chain alkyl group, a branched chain alkyl group and a cycloalkyl group, and R 14 is a straight chain alkyl group, a branched chain alkyl group or a haloalkyl group such as trifluoromethyl or perfluoroalkyl.
본 발명에 따른 화학증폭 레지스트에 이용가능한 광산 발생제의 다른 예가 제임스 브이. 크리벨로 등에 의하여제목 "A New Preparation of Triarylsulfonium and - selenoium Salts via the Copper(II) - Catalyzed Arylation of Sulfides and Selenides with Diaryliodonium Salts"으로 문헌 (Journal of the Organic Chemistry, vol 43, No. 15, pp. 3055-3058, 1978)에 개시되어 있다. 여기에 개시된 광산 발생제는 트리아릴술포늄 염의 유도체이다. 화학증폭 레지스트에 이용가능한 다른 오늄 염으로 예를 들면 술포늄 염, 요오도늄 염, 포스포늄 염, 디아조늄 염 및 암모늄 염이 있다.Another example of a photoacid generator usable in the chemically amplified resist according to the present invention is James V. Krivelo et al., Entitled "A New Preparation of Triarylsulfonium and-selenoium Salts via the Copper (II)-Catalyzed Arylation of Sulfides and Selenides with Diaryliodonium Salts", Journal of the Organic Chemistry, vol 43, No. 15, pp. 3055-3058, 1978). Photoacid generators disclosed herein are derivatives of triarylsulfonium salts. Other onium salts available for chemically amplified resists are, for example, sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts and ammonium salts.
티. 엑스. 니난 등은 문헌 (SPIE Proceedings, vol. 1086, pp. 2-10, 1989, "Chemically Amplified Resists: A Lithographic Comparsion of Acid Generating Species")에서 본 발명의 화학증폭 레지스트에 이용가능한 다른 광산 발생제를 제안하였다. 티. 엑스. 니난 등은 광산 발생제로서 2,6-디니트로벤질 에스테르를 제시하였다.tea. X. Ninan et al. (SPIE Proceedings, vol. 1086, pp. 2-10, 1989, "Chemically Amplified Resists: A Lithographic Comparsion of Acid Generating Species") suggest other photoacid generators available for the chemically amplified resists of the present invention. It was. tea. X. Ninan et al. Proposed 2,6-dinitrobenzyl esters as photoacid generators.
다꾸미 우에노 등은 문헌 (Proceedings of PME "89, Kodansha, pp. 413-424, 1990, "Chemical Amplification Positive Resist Systems Using Novel Sulfonates as Acid Generators")에서 1,2,3-트리(메탄술포닐옥시)벤젠을 제안하였고, 이것은 본 발명의 화학증폭 레지스트에 이용가능하다. 일본 특허공개 제5-134416호에는 광산 발생제로 술포숙신이미드가 개시되어 있다.Takumi Ueno et al., Described in the Proceedings of PME "89, Kodansha, pp. 413-424, 1990," Chemical Amplification Positive Resist Systems Using Novel Sulfonates as Acid Generators ", 1,2,3-tri (methanesulfonyloxy Benzene has been proposed, which can be used in the chemically amplified resist of the present invention, Japanese Patent Laid-Open No. 5-134416 discloses sulfosuccinimide as a photoacid generator.
따라서, 본 발명의 화학증폭 레지스트에 이용가능한 여러 광산 발생제가 있다. 그렇기는 하지만, 220 nm 파장 이하의 노출광을 사용하는 리도그래피에는 화학식 4 또는 5로 표시되는 광산 발생제가 화학증폭 레지스트의 노출광에 대한 투과성을 손상시키지 않으므로 적합하다. 예를 들면 크리벨로 등이 제안한 트리페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트 (TPS로 약칭)는 파장 220 nm 파장 이하의 원자외선에 대하여 극히 높은 흡광도를 가지며, 이 때문에 광산 발생제의 함량에 제한이 가해진다. 본 발명자들은 하기에서 화학식 4 및 5로 표시되는 광산 발생제와 TPS를 비교하였다.Thus, there are several photoacid generators available for the chemically amplified resists of the present invention. Nevertheless, it is suitable for lithography using exposure light of 220 nm wavelength or less since the photoacid generator represented by the formula (4) or (5) does not impair the permeability of the chemically amplified resist to the exposure light. For example, the triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate (abbreviated as TPS) proposed by Krivelo et al. Has an extremely high absorbance for far ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm or less, and therefore the content of the photoacid generator is limited. Is applied. The present inventors compared TPS with photoacid generators represented by the formulas (4) and (5) below.
화학식 2로 표시되는 화학증폭 레지스트가 1.5 중량부의 TPS를 함유할 때, 1 ㎛의 두께를 갖는 화학증폭 레지스트 층은 193.4 nm 파장의 ArF 엑시머 레이저에 대하여 40 %의 투과도를 나타내었다. TPS가 5.5 중량부로 증가하였을 때, 투과도는 6 %로 감소하였다. 한편, 폴리(메틸메타크릴레이트)가 화학식 4로 표시되는 술포늄 염의 유도체의 일례인 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트를 함유할 때 원자외선에 대한 투과도는 다음과 같다. 중합체가 5 중량%로 상기 유도체를 함유할 때, 투과도는 71 %였다. 유도체가 30 중량부로 증가하면, 투과도는 55 %였다. 더욱이, 화학식 4로 표시되는 광산 발생제가 N-히드록시숙신이미도트리플루오로메탄술포네이트와 같은 화학식 5로 표시되는 광산 발생제 5 중량부로 대체되면 투과도는 약 50 %였다. 따라서, 화학식 4 및 5로 표시되는 광산 발생제는 185.5 내지 220 nm 파장 범위의 원자외선에 대하여 매우 작은 흡광도를 나타내며, ArF 엑시머 레이저 리도그래피용의 화학증폭 레지스트의 성분 화합물로 바람직하다.When the chemically amplified resist represented by Formula 2 contained 1.5 parts by weight of TPS, the chemically amplified resist layer having a thickness of 1 μm exhibited a transmittance of 40% for an ArF excimer laser having a wavelength of 193.4 nm. As the TPS increased to 5.5 parts by weight, the permeability decreased to 6%. On the other hand, when poly (methyl methacrylate) contains cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate which is an example of a derivative of the sulfonium salt represented by the formula (4), the transmittance to far ultraviolet rays is As follows. When the polymer contained the derivative at 5% by weight, the permeability was 71%. When the derivative was increased to 30 parts by weight, the permeability was 55%. Furthermore, the permeability was about 50% when the photoacid generator represented by the formula (4) was replaced by 5 parts by weight of the photoacid generator represented by the formula (5) such as N-hydroxysuccinimidotrifluoromethanesulfonate. Accordingly, the photoacid generators represented by the formulas (4) and (5) exhibit very small absorbances to far ultraviolet rays in the wavelength range of 185.5 to 220 nm, and are preferable as component compounds of chemically amplified resists for ArF excimer laser lithography.
화학식 4 및 5로 표시되는 광산 발생제는 예를 들면 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 디시클로헥실(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 트리페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 디페닐요오도늄 트리플루오로메탄술포네이트 및 N-히드록시숙신이미도 트리플루오로메탄술포네이트이다. 물론, 화학식 4 및 5로 표시되는 광산 발생제는 상기 예에 제한되지 않는다.Photoacid generators represented by the formulas (4) and (5) are, for example, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfo Acetate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate and N-hydroxysuccinimide are also trifluoromethanesulfonates. Of course, the photoacid generators represented by the formulas (4) and (5) are not limited to the above examples.
본 발명의 화학증폭 레지스트는 하나 또는 둘 이상의 광산 발생제를 함유할 수 있다. 광산 발생제를 포함하는 총량을 100 부로 표시하였을 때, 광산 발생제 또는 광산 발생제들은 0.2 내지 25 중량부, 바람직하게는 1 부 내지 15 중량부이다. 광산 발생제가 0.2 중량부 미만이면 화학증폭 레지스트는 감광성이 너무 작아 정확히 잠상을 형성하기 어렵다. 한편, 광산 발생제가 25 중량부를 초과하면 화학증폭 레지스트는 균일하게 도포되지 못하여 찌꺼기 또는 잔류물이 현상액에 남게된다. 고분자 화합물을 포함하는 총량에 대하여 고분자 화합물의 함량은 75 내지 99.8 중량부이다.The chemically amplified resists of the present invention may contain one or more photoacid generators. When the total amount including the photoacid generator is expressed as 100 parts, the photoacid generator or the photoacid generators is 0.2 to 25 parts by weight, preferably 1 to 15 parts by weight. If the photoacid generator is less than 0.2 part by weight, the chemically amplified resist is too photosensitive so that it is difficult to accurately form a latent image. On the other hand, when the photoacid generator exceeds 25 parts by weight, the chemically amplified resist is not uniformly applied, and residues or residues remain in the developer. The content of the polymer compound is 75 to 99.8 parts by weight based on the total amount including the polymer compound.
본 발명의 화학증폭 레지스트는 공중합 비율, 즉 x:y:z (화학식 2 참조) 및 첨가제에 따라 포지티브 유형 또는 네가티브 유형 중 하나로 작용한다. 예를 들면, 화학식 2로 표시되는 중합체가 x, y 및 z이 모두 0이 아니고, 즉 예를 들면 x=0.4, y=0.3, z=0.3이고, R1, R3, R4및 R6각각은 수소원자이고, m, n, i 및 k 는 0 이고, R2, R5및 R7이 각각 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기이고, R8이 테트라히드로피란-2-일기가 되도록 조절되고, 예를 들면 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트와 같은 화학식 4로 표시되는 술포늄염의 유도체가 3 중량%로 광산 발생제로 제공되면, 화학증폭 레지스트는 포지티브 유형으로 작용한다. 이러한 경우, 화학증폭 포지티브 레지스트가 빛에 노출될 때, 산을 발생하고, 산은 R8을 분해시켜 레지스트의 극성이 역전된다. 그 결과, 화학증폭 레지스트의 노출된 부분은 알칼리성 현상액에 가용성이 된다. 따라서, 화학증폭 레지스트는 포지티브 레지스트로 제공된다.The chemically amplified resist of the present invention acts as either a positive type or a negative type depending on the copolymerization ratio, ie x: y: z (see Formula 2) and additives. For example, the polymer represented by the formula (2) is not all 0, x, y and z, that is, for example x = 0.4, y = 0.3, z = 0.3, R 1 , R 3 , R 4 and R 6 Each is a hydrogen atom, m, n, i and k are 0, R 2 , R 5 and R 7 are tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl groups and R 8 is 3% by weight of a derivative of the sulfonium salt represented by the formula (4), such as cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, adjusted to a tetrahydropyran-2-yl group If provided as a generator, the chemically amplified resist acts as a positive type. In this case, when the chemically amplified positive resist is exposed to light, an acid is generated, which decomposes R 8 so that the polarity of the resist is reversed. As a result, the exposed portion of the chemically amplified resist becomes soluble in the alkaline developer. Thus, the chemically amplified resist is provided as a positive resist.
이와는 반대로, 가교결합제가 광산 발생제 및 중합체 또는 수지를 함유하는 화학증폭 레지스트에 첨가되면, 광산은 가교결합제가 중합체를 가교시키도록 하여 화학증폭 레지스트는 네가티브 유형으로 작용한다. 예를 들면, 화학식 2로 표시되는 중합체에서 z이 0, x 및 y가 예를 들면 0.5 및 0.5이고, R1, R3, R4및 R6이 각각 수소원자이고, m, n, i 및 k가 0 이고, R2가 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸디일기이고, R7이 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일 기이고, R8이 테트라히드로피란-2-일기이면, 헥사메톡시메티롤멜라민이라는 가교결합제가 총량을 기준으로 10 중량%로 중합체에 첨가되고, 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트와 같은 화학식 4로 표시되는 술포늄 염 유도체를 광산 발생제로서 총량을 기준으로 2 중량% 더 중합체에 첨가한다. 그러면 화학증폭 레지스트는 네가티브 레지스트로 작용한다. 화학증폭 네가티브 레지스트가 빛에 노출되었을 때, 광산은 헥사메톡시메틸올멜라민과 반응하여 중합체의 가교를 촉진한다. 가교결합제는 가교를 통하여 빛에 노출된 중합체의 용해도를 감소시키며, 노출되지 않은 부분은 현상액에 대해 가용성인 채로 남는다. 따라서, 화학증폭 레지스트는 네가티브 유형으로 작용한다.In contrast, when a crosslinker is added to a chemically amplified resist containing a photoacid generator and a polymer or resin, the photoacid causes the crosslinker to crosslink the polymer so that the chemically amplified resist acts as a negative type. For example, in the polymer represented by Formula 2, z is 0, x and y are for example 0.5 and 0.5, R 1 , R 3 , R 4 and R 6 are each hydrogen atom, m, n, i and k is 0, R 2 is a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, R 7 is a tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, and R 8 is If it is a tetrahydropyran-2-yl group, a crosslinking agent called hexamethoxymethylolmelamine is added to the polymer at 10% by weight based on the total amount, and cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate The sulfonium salt derivative represented by Formula 4 is added to the polymer by 2% by weight based on the total amount as a photoacid generator. The chemically amplified resist then acts as a negative resist. When the chemically amplified negative resist is exposed to light, the photoacid reacts with hexamethoxymethylolmelamine to promote crosslinking of the polymer. The crosslinker reduces the solubility of the polymer exposed to light through crosslinking, and the unexposed portion remains soluble to the developer. Thus, chemically amplified resists act as negative types.
본 발명의 화학증폭 네가티브 레지스트에는 화학식 1 및(또는) 2로 표시되는 중합체와 잘 혼합되어, 주조 용매에 용해되고, 빠른 속도로 중합체의 가교를 촉진하는 한 임의의 가교결합제가 이용될 수 있다. 하나 이상의 가교결합제가 화학증폭 네가티브 레지스트에 도입될 수 있다. 네가티브 레지스트에 이용할 수 있는 가교결합제는 예를 들면 헥사메톡시메틸올멜라민과 같은 멜라민 화합물, 디메톡시메틸에틸렌 우레아와 같은 우레아 화합물, 트리스(2-히드록시에틸이소시아누레이트)와 같은 이소시아누레이트 화합물이 있다. 이러한 화합물들은 본 발명의 화학증폭 네가티브 레지스트에 이용가능한 가교결합제의 제한으로 기재된 것은 아니다.Any crosslinking agent may be used in the chemically amplified negative resist of the present invention as long as it is well mixed with the polymers represented by Formulas 1 and / or 2, dissolved in a casting solvent, and promotes crosslinking of the polymer at a high speed. One or more crosslinkers may be incorporated into the chemically amplified negative resist. Crosslinking agents available for negative resists are, for example, melamine compounds such as hexamethoxymethylolmelamine, urea compounds such as dimethoxymethylethylene urea, isocyanurs such as tris (2-hydroxyethylisocyanurate) There is a rate compound. These compounds are not described as a limitation of the crosslinkers available for the chemically amplified negative resists of the invention.
상기 설명한 것처럼, 본 발명의 화학증폭 레지스트는 포지티브 유형 및 네가티브 유형으로 사용된다. 공중합 비율 x/y/z 및 첨가제는 화학증폭 레지스트의 유형을 결정한다. 예를 들면, 포지티브 유형으로 화학증폭 레지스트를 사용할 때, x, y 및 z은 각각 0이 아니다.As described above, the chemically amplified resists of the present invention are used in positive and negative types. The copolymerization ratio x / y / z and additives determine the type of chemically amplified resist. For example, when using a chemically amplified resist as the positive type, x, y and z are each not zero.
예를 들면, 화학식 2로 표시되는 수지에서 x가 0.4, y가 0.3, z이 0.3, R1, R3, R4및 R6이 각각 수소원자이고, m, n, i 및 k가 각각 0이고, R2, R5및 R7이 각각 테트라-시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기이고, R8이 테트라히드로피란-2-일기이며, 화학식 4로 표시되는 광산 발생제가 예를 들면 총 중량에 대하여 3 중량%로 혼합된 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트와 같은 술포늄 염의 유도체인 조건하에서 화학증폭 레지스트는 포지티브 유형으로 작용한다. 화학증폭 포지티브 레지스트는 빛에 노출되면 산을 발생시키고, 산은 기 R8을 분해한다. 그러면 수지는 극성이 변화하여 화학증폭 포지티브 레지스트는 알칼리성 수용액으로 된 현상제에 가용성이 된다.For example, in the resin represented by the formula (2), x is 0.4, y is 0.3, z is 0.3, R 1 , R 3 , R 4 and R 6 are each hydrogen atoms, and m, n, i and k are each 0. R 2 , R 5 and R 7 are each a tetra-cyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, R 8 is a tetrahydropyran-2-yl group, represented by the formula (4) Under the condition that the photoacid generator is a derivative of a sulfonium salt such as cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate mixed at 3% by weight relative to the total weight, the chemically amplified resist is of positive type. Works. The chemically amplified positive resist generates an acid when exposed to light, and the acid decomposes the group R 8 . The resin then changes in polarity so that the chemically amplified positive resist is soluble in the developer in alkaline aqueous solution.
한편, 가교결합제가 광산 발생제와 함께 수지에 첨가될 때, 화학증폭 레지스트는 네가티브 유형으로 작용한다. 가교결합제는 산의 존재하에서 가교를 개시한다. 화학식 2로 표시되는 수지에서 z은 0, x는 0.5, y는 0.5이고, R1, R3, R4및 R6이 각각 수소원자이고, m, n, i 및 k가 각각 0이고, R2가 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸디일기이고, R7이 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기일 때, 가교결합 화합물은 예를 들면 총 중량에 대하여 10 중량%인 헥사메톡시메틸올멜라민일 수 있다. 광산 발생제는 총중량에 대하여 2 중량%의 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트와 같은 화학식 4로 표시되는 술포늄 염의 유도체일 수 있다. 화학증폭 네가티브 레지스트가 빛에 노출되면 광산 발생제는 헥사메톡시메틸올멜라민에 산을 공급하여 가교결합제가 중합체를 가교시키는 것을 촉진한다. 그러면, 화학증폭 네가티브 레지스트는 현상액에 덜 용해성이 되어 화학증폭 네가티브 레지스트의 노출되지 않은 부분은 네가티브 레지스트 패턴을 형성한다.On the other hand, when a crosslinking agent is added to the resin together with the photoacid generator, the chemically amplified resist acts as a negative type. Crosslinkers initiate crosslinking in the presence of an acid. In the resin represented by the formula (2), z is 0, x is 0.5, y is 0.5, R 1 , R 3 , R 4 and R 6 are each hydrogen atom, m, n, i and k are each 0, R is When the divalent tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group and R 7 is a tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, the crosslinking compound is for example a total weight It may be 10% by weight of hexamethoxymethylolmelamine. The photoacid generator may be a derivative of the sulfonium salt represented by the formula (4) such as 2% by weight of cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate. When the chemically amplified negative resist is exposed to light, the photoacid generator supplies hexamethoxymethylolmelamine with acid to promote the crosslinker to crosslink the polymer. The chemically amplified negative resist is then less soluble in the developer so that the unexposed portions of the chemically amplified negative resist form a negative resist pattern.
수지와 잘 혼합되어 주조 용매에 잘 용해되고, 산의 존재하에서 가교를 개시하는 한 임의의 가교결합제가 화학증폭 네가티브 레지스트에 이용될 수 있다. 하나 이상의 가교결합제가 본 발명의 화학증폭 네가티브 레지스트에 도입될 수 있다. 본 발명의 화학증폭 네가티브 레지스트에 이용가능한 가교결합제는 헥사메톡시메틸올멜라민, 메틸올우레아, 디메틸화 메틸올우레아, 디에틸화 메틸올우레아, 디이소부틸화 메틸올우레아, 디-β-옥소프로필화 메틸올우레아, 1,3-비스(히드록시메틸)에틸렌우레아, 1,3-비스(히드록시메틸)에틸렌우레아, 1,3-비스(이소부톡시메틸)에틸렌 우레아, 1,3-비스(메톡시메틸)에틸렌우레아, 1,3-비스(에톡시메틸)에틸렌우레아, 1,3-비스(β-옥소프로폭시메틸)에틸렌우레아, 1,3-비스(히드록시메틸)-4,5-비스(히드록시)에틸렌우레아, 1,3-비스(히드록시메틸)-4,5-비스(히드록시)에틸렌우레아, 1,3-비스(메톡시메틸)-4,5-비스-(메톡시)에틸렌우레아, 1,3-비스-(에톡시메틸)-4,5-비스(에톡시)에틸렌우레아, 1,3-비스(이소프로폭시메틸)-4,5-비스(이소프로폭시)에틸렌우레아, 1,3-비스(t-부톡시메틸)-4,5-비스(t-부톡시)에틸렌우레아, 1,3-비스(β-옥소프로폭시메틸)-4,5-비스(β-옥소프로폭시)에틸렌우레아, 1,3-비스(히드록시메틸)-테트라-히드로-2(1H)-피리미디논, 디메틸화 1,3-비스(히드록시메틸-테트라히드로-2(1H)피리미디논, 디에틸화 1,3-비스(히드록시메틸)테트라히드로-2(1H)피리미디논 또는 부틸화 1,3-비스(히드록시메틸)-테트라히드로-2(1H)피리미디논일 수 있다. 또한, 하기 화합물이 가교결합제로서 사용된다: 디메틸올우론, 1,3-비스(히드록시메틸)-테트라히드로-5-히드록시-2(H)-피리미디논, 1,3,4,6-테트라키스(히드록시메틸)글리콜우릴 (1,3,4,6-테트라키스 (히드록시메틸)아세틸렌우레아, 테트라메틸올화 글리옥살디우렌과 동일), 1,3,4,6-테트라키스(히드록시메틸)글리콜우릴, 1,3,4,6-테트라키스(메톡시메틸)글리콜우릴, 1,3,4,6-테트라키스(에톡시메틸)글리콜우릴, 1,3,4,6-테트라키스(이소부톡시메틸)글리콜우릴 및 1,3,4,6-테트라키스(β-옥소프로폭시메틸)글리콜우릴. 트리스(2-히드록시에틸이소시아누레이트)와 같은 이소시아누레이트 화합물도 또한 화학증폭 레지스트에 가교결합제로서 이용가능하다.Any crosslinking agent can be used in the chemically amplified negative resist as long as it is well mixed with the resin, solubilized in the casting solvent, and initiates crosslinking in the presence of an acid. One or more crosslinkers may be incorporated into the chemically amplified negative resist of the present invention. Crosslinking agents available for the chemically amplified negative resists of the present invention include hexamethoxymethylolmelamine, methylolurea, dimethylated methylolurea, diethylated methylolurea, diisobutylated methylolurea, di-β-oxo Propylated methylolurea, 1,3-bis (hydroxymethyl) ethyleneurea, 1,3-bis (hydroxymethyl) ethyleneurea, 1,3-bis (isobutoxymethyl) ethylene urea, 1,3-bis (Methoxymethyl) ethyleneurea, 1,3-bis (ethoxymethyl) ethyleneurea, 1,3-bis (β-oxopropoxymethyl) ethyleneurea, 1,3-bis (hydroxymethyl) -4, 5-bis (hydroxy) ethyleneurea, 1,3-bis (hydroxymethyl) -4,5-bis (hydroxy) ethyleneurea, 1,3-bis (methoxymethyl) -4,5-bis- (Methoxy) ethyleneurea, 1,3-bis- (ethoxymethyl) -4,5-bis (ethoxy) ethyleneurea, 1,3-bis (isopropoxymethyl) -4,5-bis (iso Propoxy) ethyleneurea, 1,3-bis (t-butock) Methyl) -4,5-bis (t-butoxy) ethyleneurea, 1,3-bis (β-oxopropoxymethyl) -4,5-bis (β-oxopropoxy) ethyleneurea, 1,3 -Bis (hydroxymethyl) -tetra-hydro-2 (1H) -pyrimidinone, dimethylated 1,3-bis (hydroxymethyl-tetrahydro-2 (1H) pyrimidinone, diethylated 1,3 Or bis (hydroxymethyl) tetrahydro-2 (1H) pyrimidinone or butylated 1,3-bis (hydroxymethyl) -tetrahydro-2 (1H) pyrimidinone. Used as binder: dimethyloluron, 1,3-bis (hydroxymethyl) -tetrahydro-5-hydroxy-2 (H) -pyrimidinone, 1,3,4,6-tetrakis (hydroxy Methyl) glycoluril (1,3,4,6-tetrakis (hydroxymethyl) acetyleneurea, same as tetramethylolated glyoxaldiene), 1,3,4,6-tetrakis (hydroxymethyl) glycol Uryl, 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis (ethoxymeth Glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis (isobutoxymethyl) glycoluril and 1,3,4,6-tetrakis (β-oxopropoxymethyl) glycoluril.Tris (2-hydroxyethyl Isocyanurate compounds, such as isocyanurate), are also available as crosslinking agents in chemically amplified resists.
산의 존재하에서 가교용 화합물은 선택적으로 히드록실기를 갖는 화합물과 결합한다. 이러한 이유로, 본 발명의 수지에서 R3이 수소일 때, 가교는 빠른 속도로 진행한다. 화학증폭 네가티브 레지스트에서, R3이 수소원자일 때, 화학식 2에서 x의 값이 큰 것이 바람직하다.The compound for crosslinking in the presence of an acid optionally binds to a compound having a hydroxyl group. For this reason, when R 3 is hydrogen in the resin of the present invention, the crosslinking proceeds at a high speed. In the chemically amplified negative resist, when R 3 is a hydrogen atom, it is preferable that the value of x is large in the formula (2).
둘 이상의 히드록실기를 갖는 화합물이 감광성 수지 화합물에 첨가되면, 화학증폭 레지스트는 활성광에 노출된 후에 매우 조밀한 가교결합 구조를 이룬다. 둘 이상의 히드록실기를 갖는 화합물의 예로는 히드록실기를 가진 다리걸친 탄화수소 화합물 또는 히드록실기를 가진 방향족 탄화수소 화합물이 있다. 그 몇가지 예는 2,3-디히드록시 5(6)-히드록시메틸노르보르넨, 3,4,8(9)-트리히드록시트리시클로데칸, 2-히드록시-5(6)-(1',2'-디히드록시에틸)노르보르넨 및 2-히드록시-5,6-비스히드록시메틸노르보르넨 및 카테콜과 같은 다리걸친 탄화수소 화합물이다.When a compound having two or more hydroxyl groups is added to the photosensitive resin compound, the chemically amplified resist has a very dense crosslinked structure after exposure to actinic light. Examples of compounds having two or more hydroxyl groups include bridged hydrocarbon compounds having hydroxyl groups or aromatic hydrocarbon compounds having hydroxyl groups. Some examples are 2,3-dihydroxy 5 (6) -hydroxymethylnorbornene, 3,4,8 (9) -trihydroxytricyclodecane, 2-hydroxy-5 (6)-( Bridged hydrocarbon compounds such as 1 ', 2'-dihydroxyethyl) norbornene and 2-hydroxy-5,6-bishydroxymethylnorbornene and catechol.
공중합 비율, 즉 x:y:z은 생성된 중합체의 현상액에 대한 용해도에 영향을 미친다. 화학증폭 레지스트에 이용가능한 중합체에서, x는 0.05 내지 0.75이고, y 및 z는 동시에 0이 아니며, y는 0 내지 0.8 이고, z은 0 내지 0.6 이다. 더욱 바람직하게는 x는 0.2 내지 0.7이고, y는 0 내지 0.5 이고, z는 0 내지 0.45 이다. 본 발명자들은 분해 속도에 대한 x의 영향을 조사하여 x, y 및 z의 바람직한 범위를 결정하였다. 예를 들면, z이 0인 경우에 x가 붙는 화합물은 트리시클로데칸디올모노아크릴레이트, 즉 화학식 2에서 R1, R3, R2, m 및 n은 각각 수소원자, 수소원자, 트리시클로데칸디일기, 0 및 0이고, y가 붙는 화합물은 카르복시테트라시클로데센, 즉 화학식 2에서 R4, i, 및 R5는 각각 수소원자, 0 및 테트라시클로도데칸디일기일 때, x가 0에서 0.75로 변화더라도 중합체는 2.38 %의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유하는 알칼리성 현상액에 0.7 내지 4 micron/초로 용해된다. 따라서, 용해 속도는 리도그래피법에서 허용가능하다. 그러나, x가 0.8로 증가하면, 용해 속도는 3×10-5micron/초로 감소한다. 따라서, x의 경우 바람직한 상한치는 0.75였다.The copolymerization ratio, ie x: y: z, affects the solubility of the resulting polymer in the developer. In the polymers available for chemically amplified resists, x is 0.05 to 0.75, y and z are not zero at the same time, y is 0 to 0.8 and z is 0 to 0.6. More preferably x is 0.2 to 0.7, y is 0 to 0.5 and z is 0 to 0.45. We investigated the effect of x on the rate of decomposition to determine the preferred ranges of x, y and z. For example, when z is 0, the compound with x is tricyclodecanediol monoacrylate, that is, in Formula 2, R 1 , R 3 , R 2 , m and n each represent a hydrogen atom, a hydrogen atom, and a tricyclodecane. The diyl group, 0 and 0, and the compound with y is carboxytetracyclodecene, i.e., when R 4 , i, and R 5 in formula (2) are each hydrogen atom, 0 and tetracyclododecanediyl group, x is from 0 to 0.75 The polymer is dissolved at 0.7-4 micron / sec in alkaline developer containing 2.38% of tetramethylammonium hydroxide, even if changed to. Therefore, the dissolution rate is acceptable in the lithographic method. However, as x increased to 0.8, the dissolution rate decreased to 3 × 10 −5 micron / second. Therefore, the preferable upper limit in the case of x was 0.75.
고분자 화합물 및 알킬술포늄 염과 같은 다른 화합물이 잘 용해되고, 생성된 용액이 스핀코팅기를 사용하여 균일하게 도포되는 한 임의의 유기 용매가 본 발명의 화학증폭 레지스트에 이용가능하다. 1 종 이상의 유기 용매가 혼합될 수 있다. 본 발명의 화학증폭 레지스트에 이용가능한 유기 용매는 예를 들면 n-프로필 알콜, 이소-프로필 알콜, n-부틸 알콜, t-부틸 알콜, 메틸 셀로졸브 아세테이트, 에틸 셀로졸브 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 락트산 메틸, 락트산 에틸, 아세트산 2-메톡시부틸, 아세트산 2-에톡시에틸, 피루브산 메틸, 피루브산 에틸, 3-메톡시 메틸 프로피오네이트, 3-메톡시 에틸 프로피오네이트, N-메틸-2-피롤리디논, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 시클로헥사놀, 메틸 에틸 케톤, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 또는 디에틸렌글리콜디메틸에테르이다. 화학증폭 레지스트에 이용가능한 유기 용매가 이러한 종류의 용매로 제한되는 것은 아니다.Any organic solvent is available for the chemically amplified resist of the present invention as long as other compounds such as high molecular compounds and alkylsulfonium salts are well dissolved and the resulting solution is uniformly applied using a spin coater. One or more organic solvents may be mixed. Organic solvents usable in the chemically amplified resists of the present invention are, for example, n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monoethyl ether Acetate, methyl lactate, ethyl lactate, 2-methoxybutyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, 3-methoxy methyl propionate, 3-methoxy ethyl propionate, N-methyl- 2-pyrrolidinone, cyclohexanone, cyclopentanone, cyclohexanol, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether or di Ethylene glycol dimethyl ether. The organic solvents available for chemically amplified resists are not limited to this kind of solvent.
상기에서 설명한 것처럼, 본 발명의 화학증폭 레지스트의 필수적인 성분은 알킬술포늄염 화합물, 고분자 화합물 및 용매이며, 화학증폭 네가티브 레지스트는 가교결합제를 더 함유한다. 본 발명의 화학증폭 레지스트에 다른 첨가제가 추가로 도입될 수 있다. 그러한 첨가제의 예로는 계면활성제, 착색제, 안정화제, 코팅성 개질제 및 안료가 포함된다.As described above, the essential components of the chemically amplified resist of the present invention are alkylsulfonium salt compounds, high molecular compounds and solvents, and the chemically amplified negative resist further contains a crosslinking agent. Other additives may be further introduced into the chemically amplified resist of the present invention. Examples of such additives include surfactants, colorants, stabilizers, coatable modifiers and pigments.
본 발명의 화학증폭 레지스트 중의 잠상은 고분자 화합물의 용해도에 따라 유기 용매, 유기 용매의 혼합물, 적절한 농도의 알칼리 용액, 수용액, 및 그의 혼합물에서 선택된 현상액에서 현상된다.The latent image in the chemically amplified resist of the present invention is developed in a developer selected from an organic solvent, a mixture of organic solvents, an alkaline solution of an appropriate concentration, an aqueous solution, and a mixture thereof depending on the solubility of the polymer compound.
유기 용매의 예로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로펜타논 및 시클로헥사논과 같은 케톤류, 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, 이소프로필 알콜, n-부틸 알콜, 이소부틸 알콜, t-부틸 알콜, 시클로펜타놀 및 시클로헥사놀과 같은 알콜류, 테트라히드로푸란, 디옥산, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 이소아밀, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 및 페놀이 있다.Examples of organic solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, alcohols such as t-butyl alcohol, cyclopentanol and cyclohexanol, tetrahydrofuran, dioxane, ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl, benzene, toluene, xylene, and phenol.
알칼리 용액의 예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 규산나트륨과 같은 무기 알칼리류, 에틸아민, 프로필아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 트리메틸아민 및 트리에틸아민과 같은 유기 아민류, 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 테트라에틸암모늄 히드록사이드, 트리메틸히드록시메틸암모늄 하이드록사이드, 트리에틸히드록시메틸암모늄하이드록사이드 및 트리메틸히드록시에틸암모늄 하이드록사이드와 같은 유기 암모늄 염의 수용액, 유기 용매 및 그의 혼합물이 있다. 그러나, 알칼리 용액이 이러한 예들로 제한되는 것은 아니다.Examples of alkaline solutions include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium silicate, organic amines such as ethylamine, propylamine, diethylamine, dipropylamine, trimethylamine and triethylamine, tetramethylammonium hydroxide , Aqueous solutions of organic ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide, trimethylhydroxymethylammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide and trimethylhydroxyethylammonium hydroxide, organic solvents and mixtures thereof. However, the alkaline solution is not limited to these examples.
<바람직한 실시태양의 설명><Description of a Preferred Embodiment>
단량체Monomer
실시예 1Example 1
노르보르난디올 모노메타크릴레이트 [디히드록시헵탄 모노메타크릴레이트]의 합성은 하기와 같이 수행하였다.The synthesis of norbornanediol monomethacrylate [dihydroxyheptane monomethacrylate] was carried out as follows.
합성 공정은 하인스 등의 문헌 (Chemishe Verihite, vol. 105, pp. 1019, 1972) 또는 람버트 등의 문헌 (Journal of the American Chemical Society, vol. 100, pp. 2501)에 지시되어 있다. 염화칼슘이 든 건조 튜브, 정압 적가 깔대기, 및 온도계가 장착된 4구의 500 ml의 플라스크를 조립하고, 12.8 g (100 mM에 해당)의 노르보르난-2,3-디올, 10.1 g (100 mM에 해당)의 무수 트리에틸아민 및 200 ml의 무수 테트라히드로푸란을 플라스크에 넣고, 교반하여 균일한 용액을 수득하였다. 이 용액을 빙수에서 냉각하였다.Synthesis processes are indicated in Hines et al. (Chemishe Verihite, vol. 105, pp. 1019, 1972) or Lambert et al. (Journal of the American Chemical Society, vol. 100, pp. 2501). Assemble a four-necked 500 ml flask equipped with a dry tube with calcium chloride, a static dropping funnel, and a thermometer, and 12.8 g (equivalent to 100 mM) norbornean-2,3-diol, 10.1 g (at 100 mM). Anhydrous triethylamine and 200 ml anhydrous tetrahydrofuran were added to the flask and stirred to obtain a uniform solution. This solution was cooled in ice water.
100 mM에 해당하는 10.4 g의 메타크릴로일 클로라이드를 50 ml의 무수 테트라히드로푸란에 용해하고, 적가 깔대기에 용액을 부었다. 이 용액을 적가 깔대기를 통하여 플라스크로 적가하면서 테플론 막대를 사용하여 플라스크에서 용액을 강하게 교반하였다. 메타크릴로일 클로라이드는 도꾜 가세이사에서 제조하였다. 용액을 플라스크에서 교반하고, 빙수에 1 시간, 그 후 실온에서 10 시간 동안 반응시켰다.10.4 g of methacryloyl chloride corresponding to 100 mM was dissolved in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran and the solution was poured into a dropping funnel. This solution was added dropwise to the flask via a dropping funnel while vigorously stirring the solution in the flask using a Teflon rod. Methacryloyl chloride was prepared by Tokyo Kasei. The solution was stirred in a flask and reacted in iced water for 1 hour and then at room temperature for 10 hours.
침전물을 여과하고, 여과물로부터 진공하에서 용매를 제거하였다. 잔류물을 500 ml의 클로로포름에 용해하고, 용액을 0.5 N의 염산으로 처리하고, 포화 식염수, 3 %의 중탄산나트륨 수용액, 및 포화 식염수 순서로 처리하였다. 황산마그네슘을 사용하여 클로로포름 층을 탈수시키고, 그 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매를 제거하고 잔류물을 분리하고 실리카겔 칼럼을 사용하여 정제하였다. 이렇게 하여 목적 화합물을 수득하였으며, 수율은 25 %였다.The precipitate was filtered off and the solvent was removed from the filtrate under vacuum. The residue was dissolved in 500 ml of chloroform and the solution was treated with 0.5 N hydrochloric acid, followed by saturated brine, 3% aqueous sodium bicarbonate solution, and saturated brine. Magnesium sulfate was used to dehydrate the chloroform layer and then filtered. The solvent was removed using an evaporator and the residue was separated and purified using a silica gel column. This gave the target compound, yield 25%.
각각 시마즈 매뉴팩토링 사 및 브루커 인스투르먼트 사에서 제조된 IR 분석기 IR-470 및1H-NMR 분석기 AMX-400을 준비하였다. 수율 18 %에서의 목적 화합물 3.5 g을 분석하였으며, 분석 결과는 다음과 같다.IR analyzers IR-470 and 1 H-NMR analyzer AMX-400 manufactured by Shimadzu Manufacturing Company and Bruker Instruments Co., Ltd. were prepared, respectively. 3.5 g of the target compound in 18% yield were analyzed.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 68.30 (68.38)C: 68.30 (68.38)
H: 10.61 (10.59)H: 10.61 (10.59)
괄호안의 값은 C13H24O3(분자량은 228.3308)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated by C 13 H 24 O 3 (molecular weight: 228.3308).
IR (cm-1): 3350 (νOH), 1725 (νc=0), 1630 (νc=c)IR (cm -1 ): 3350 (ν OH ), 1725 (ν c = 0 ), 1630 (ν c = c )
NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) ppm: 1.0-2.3 (m, 11H), 3.8 (m, 1H), 4.8 (m, 1H), 5.6 (m, 1H), 6.1 (m, 1H)NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 1.0-2.3 (m, 11H), 3.8 (m, 1H), 4.8 (m, 1H), 5.6 (m, 1H), 6.1 (m, 1H )
실시예 2Example 2
트리시클로데칸디메탄올 모노메타크릴레이트를 하기와 같이 합성하였다.Tricyclodecane dimethanol monomethacrylate was synthesized as follows.
염화칼슘이 든 건조 튜브, 정압 적가 깔대기 및 온도계가 장착된 4구의 500 ml 플라스크를 조립하고, 플라스크에서 하기 화합물을 교반하여 균일한 용액을 수득하였다.A four-necked 500 ml flask equipped with a dry tube with calcium chloride, a static dropping funnel and a thermometer was assembled and the following compound was stirred in the flask to obtain a uniform solution.
100 mM에 해당하는 19.6 g의 트리클로로데칸-4,8-디메탄올 (알드리치 케미칼사 제조 (미국), 롯트번호: B4, 590-9),19.6 g of trichlorodecane-4,8-dimethanol corresponding to 100 mM (manufactured by Aldrich Chemical, USA), lot number B4, 590-9),
100 mM에 해당하는 10.1 g의 무수 트리에틸아민,10.1 g of anhydrous triethylamine, corresponding to 100 mM
200 ml의 무수 테트라히드로푸란.200 ml of anhydrous tetrahydrofuran.
이 용액을 빙수에서 냉각하였다. 100 mM에 해당하는 10.4 g의 메타크릴로일 클로라이드를 50 ml의 무수 테트라히드로푸란에 용해하고, 적가 깔대기에 이 용액을 부었다. 플라스크의 용액을 테플론 막대를 사용하여 크게 교반하면서 용액을 적가 깔대기로부터 플라스크에 적가하였다. 메타크릴로일 클로라이드는 도꾜 가세이 사에서 제조하였다. 용액을 플라스크에서 교반하고, 빙수에 1 시간, 그 후 실온에서 10 시간 동안 반응시켰다.This solution was cooled in ice water. 10.4 g of methacryloyl chloride corresponding to 100 mM was dissolved in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran and the solution was poured into a dropping funnel. The solution from the flask was added dropwise from the dropping funnel to the flask with great agitation using a Teflon rod. Methacryloyl chloride was prepared by Tokyo Kasei. The solution was stirred in a flask and reacted in iced water for 1 hour and then at room temperature for 10 hours.
침전물을 여과하고, 여과물로부터 진공하에서 용매를 제거하였다. 잔류물을 500 ml의 클로로포름에 용해하고, 용액을 0.5 N의 염산으로 처리하고, 포화 식염수, 3 %의 중탄산나트륨 수용액, 및 포화 식염수 순서로 처리하였다. 황산마그네슘을 사용하여 클로로포름 층을 탈수시키고, 그 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매를 제거하고 잔류물을 분리하고 실리카겔 칼럼을 사용하여 정제하였다. 이렇게 하여 목적 화합물을 수득하였으며, 수율은 25 %였다.The precipitate was filtered off and the solvent was removed from the filtrate under vacuum. The residue was dissolved in 500 ml of chloroform and the solution was treated with 0.5 N hydrochloric acid, followed by saturated brine, 3% aqueous sodium bicarbonate solution, and saturated brine. Magnesium sulfate was used to dehydrate the chloroform layer and then filtered. The solvent was removed using an evaporator and the residue was separated and purified using a silica gel column. This gave the target compound, yield 25%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 73.6 (73.43)C: 73.6 (73.43)
H: 10.2 (10.27)H: 10.2 (10.27)
괄호안의 값은 C18H30O3(분자량은 294.4332)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated from C 18 H 30 O 3 (molecular weight: 294.4332).
IR (cm-1): 3350 (νOH), 1720 (νc=0), 1640 (νc=c)IR (cm -1 ): 3350 (ν OH ), 1720 (ν c = 0 ), 1640 (ν c = c )
NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) ppm: 0.9-2.1 (m, 17H), 3.2 (s, 2H), 3.9 (s, 2H), 4.3-4.5 (s, 1H), 5.6 (m, 1H), 6.1 (m, 1H)NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 0.9-2.1 (m, 17H), 3.2 (s, 2H), 3.9 (s, 2H), 4.3-4.5 (s, 1H), 5.6 (m , 1H), 6.1 (m, 1H)
실시예 3Example 3
트리시클로데칸디메탄올 모노아크릴레이트를 하기와 같이 합성하였다.Tricyclodecane dimethanol monoacrylate was synthesized as follows.
메타크릴로일 클로라이드 10.4 g (100 mmol) 대신에 9.1 g (100 mmol)의 아크릴로일 클로라이드를 사용하여 실시예 2와 마찬가지로 하여 트리시클로데칸디메탄올 모노아크릴레이트를 합성하였다. 수율은 20 %로 5.0 g이었다.Tricyclodecanedimethanol monoacrylate was synthesized in the same manner as in Example 2 using 9.1 g (100 mmol) of acryloyl chloride instead of 10.4 g (100 mmol) of methacryloyl chloride. The yield was 5.0 g at 20%.
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) : 0.8-2.45 (m, 14H), 3.2-3.35 (w, 2H), 3.6-3.85 (w, 2H), 5.45-5.55 (w, 1H), 6-6.05 (w, 1H) 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane): 0.8-2.45 (m, 14H), 3.2-3.35 (w, 2H), 3.6-3.85 (w, 2H), 5.45-5.55 (w, 1H), 6-6.05 (w, 1H)
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 72.8 (72.82)C: 72.8 (72.82)
H: 10.1 (10.06)H: 10.1 (10.06)
괄호안의 값은 C17H28O3(분자량은 280.4064)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated for C 17 H 28 O 3 (molecular weight: 280.4064).
IR (cm-1): 3350 (νOH), 1725 (νc=0), 1630 (νc=c)IR (cm -1 ): 3350 (ν OH ), 1725 (ν c = 0 ), 1630 (ν c = c )
NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) ppm: 0.9-2.1 (m, 14H), 3.2 (s, 2H), 3.8 (s, 2H), 5.6-6.4 (m, 3H)NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 0.9-2.1 (m, 14H), 3.2 (s, 2H), 3.8 (s, 2H), 5.6-6.4 (m, 3H)
실시예 4Example 4
트리시클로데칸디올 모노메타크릴레이트를 하기와 같이 합성하였다.Tricyclodecanediol monomethacrylate was synthesized as follows.
50 g의 히드록시트리시클로데센을 500 ml의 가지형 플라스크에서 염화메틸렌에 용해하고, 이 용액에 42 g의 2,3H-디히드로피란 및 1.6 g의 톨루엔술폰산 피리딘 염을 첨가하고 5 시간 동안 용액을 방치하였다. 그 결과 생성된 물질을 300 ml의 디에틸에테르에 용해한 후, 2.5 중량% 수산화나트륨 수용액으로 3회, 및 물로 3회 세척하였다. 그 결과의 물질을 황산마그네슘을 사용하여 하룻밤 건조하고, 증발기를 사용하여 용매를 제거하였다. 그리하여 76.36 g의 테트라히드로피라닐옥시트리시클로데센을 수득하였다.50 g of hydroxytricyclodecene is dissolved in methylene chloride in a 500 ml eggplant flask, and 42 g of 2,3H-dihydropyran and 1.6 g of toluenesulfonic acid pyridine salt are added to the solution for 5 hours. Left. The resulting material was dissolved in 300 ml of diethyl ether and then washed three times with 2.5% by weight aqueous sodium hydroxide solution and three times with water. The resulting material was dried overnight using magnesium sulfate and the solvent was removed using an evaporator. Thus, 76.36 g of tetrahydropyranyloxytricyclodecene was obtained.
500 ml의 4구 플라스크에 적가 깔대기를 장착하였다. 플라스크에서 0.3 몰에 해당하는 70 g의 히드록시트리시클로데센을 100 ml의 무수 THF 용액에 용해시키고, 빙수 중에서 냉각하였다. 보란테트라히드로푸란 착물의 1 M 헥산 용액을 제조하고 아르곤 분위기하에서 150 ml의 용액을 적가 깔대기로부터 플라스크로 적가하였다. 적가한 후, 생성된 용액을 빙수 중에서 30 분 동안, 및 실온중에서 3 시간 동안 교반하였다. 이어서, 얻어진 물질을 빙수 중에서 냉각하고, 다시 24 ml의 물, 54 ml의 3 M 수산화나트륨 수용액, 36 ml의 30 %의 H2O2수용액을 연속적으로 적가하였다. 생성된 용액을 실온에서 2 시간 동안 교반하고, 300 ml의 디에틸에테르를 첨가하였다. 얻어진 물질을 포화 식염수로 5 회 세척하였다. 에테르 층을 분리하고, 얻어진 물질을 황산 마그네슘 상에서 밤새 건조하였다. 용매를 제거하여 71 g의 테트라히드로피라닐옥시테트라시클로데카놀을 수득하였다.500 ml four-necked flask was equipped with a dropping funnel. In a flask, 70 g of hydroxytricyclodecene corresponding to 0.3 mole was dissolved in 100 ml of anhydrous THF solution and cooled in ice water. A 1 M hexane solution of boranetetrahydrofuran complex was prepared and 150 ml of solution was added dropwise from the dropping funnel into the flask under argon atmosphere. After dropwise addition, the resulting solution was stirred in ice water for 30 minutes and at room temperature for 3 hours. Subsequently, the obtained material was cooled in ice water, and again 24 ml of water, 54 ml of 3M aqueous sodium hydroxide solution, and 36 ml of 30% aqueous H 2 O 2 solution were continuously added dropwise. The resulting solution was stirred for 2 h at room temperature and 300 ml of diethyl ether were added. The material obtained was washed 5 times with saturated brine. The ether layer was separated and the material obtained was dried over magnesium sulfate overnight. Solvent was removed to yield 71 g of tetrahydropyranyloxytetracyclodecanol.
냉각관이 장착된 300 ml의 4구 플라스크를 준비하고 0.198 몰에 해당하는 50 g의 테트라히드로피라닐옥시테트라시클로데카놀 및 20 g의 무수 피리딘을 아르곤 분위기하에서 200 ml의 무수 테트라히드로푸란 중에 용해하고, 이 용액을 빙수 중에서 냉각하였다. 메타크릴로일 클로라이드 21 ml를 용액속에 적가하고, 빙온으로 1 시간, 실온에서 3 시간 동안 교반하였다. 300 ml의 디에틸 에테르를 첨가하고, 그 결과의 물질을 2.5 % 수산화나트륨 수용액으로 3회 세척하고, 2 %의 염산 수용액으로 2회, 및 물로 3회 세척하였다. 에테르 층을 황산 마그네슘으로 밤새 건조하였다. 용매를 진공하에서 제거하고, 얻어진 물질을 칼럼을 통하여 정제하였다. 용출 용매는 2:1의 비율의 헥산 및 메틸아세테이트였다. 그렇게 하여, 52 g의 테트라히드로피라닐옥시트리시클로데실 메타크릴레이트를 수득하였다.Prepare a 300 ml four-necked flask equipped with a cooling tube and dissolve 0.1 g of tetrahydropyranyloxytetracyclodecanol and 20 g of anhydrous pyridine in 200 ml of anhydrous tetrahydrofuran under an argon atmosphere. And this solution was cooled in ice water. 21 ml of methacryloyl chloride was added dropwise into the solution and stirred at ice temperature for 1 hour and at room temperature for 3 hours. 300 ml of diethyl ether were added and the resulting material was washed three times with 2.5% aqueous sodium hydroxide solution, twice with 2% aqueous hydrochloric acid solution and three times with water. The ether layer was dried over magnesium sulfate overnight. The solvent was removed in vacuo and the material obtained was purified through a column. Elution solvents were hexane and methyl acetate in a 2: 1 ratio. This gave 52 g of tetrahydropyranyloxytricyclodecyl methacrylate.
환류 냉각관이 장착된 500 ml의 가지형 플라스크를 준비하였다. 플라스크에서, 0.155 몰에 해당하는 50 g의 테트라히드로피라닐옥시트리시클로데실 메타크릴레이트를 150 ml의 에탄올에 용해하였다. 이 용액에 0.5 g의 톨루엔술폰산을 첨가하고, 얻어진 물질을 3 시간 동안 가열하였다. 얻어진 물질을 300 ml의 디에틸에테르에 용해한 후 2.5 % 수산화나트륨 수용액으로 3 회, 및 물로 3회 세척하였다. 얻어진 물질을 황산마그네슘으로 밤새 건조하고, 용매를 제거하였다. 29 g의 히드록시트리시클로데카닐 메타크릴레이트를 수득하였다. 수율은 80 %였다.A 500 ml eggplant flask was prepared with a reflux condenser. In the flask, 50 g of tetrahydropyranyloxytricyclodecyl methacrylate corresponding to 0.155 mole was dissolved in 150 ml of ethanol. 0.5 g of toluenesulfonic acid was added to this solution, and the obtained material was heated for 3 hours. The obtained material was dissolved in 300 ml of diethyl ether and then washed three times with an aqueous 2.5% sodium hydroxide solution and three times with water. The obtained material was dried over magnesium sulfate overnight and the solvent was removed. 29 g of hydroxytricyclodecanyl methacrylate was obtained. Yield 80%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 71.2 (71.39)C: 71.2 (71.39)
H: 9.7 (9.59)H: 9.7 (9.59)
괄호안의 값은 C15H24O3(분자량은 252.3528)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated by C 15 H 24 O 3 (molecular weight: 252.3528).
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) : 0.95-2.5 (m, 12H), 3.2-3.35 (s, 1H), 3.6-3.85 (m, 1H), 4.5-4.8 (m, 1H), 5.48-5.55 (w, 1H), 6-6.05 (w, 1H) 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane): 0.95-2.5 (m, 12H), 3.2-3.35 (s, 1H), 3.6-3.85 (m, 1H), 4.5-4.8 (m, 1H), 5.48-5.55 (w, 1H), 6-6.05 (w, 1H)
실시예 5Example 5
트리시클로데칸디올 모노아크릴레이트를 하기와 같이 합성하였다.Tricyclodecanediol monoacrylate was synthesized as follows.
메타크릴로일 클로라이드 10.4 g (100 mmol) 대신에 9.1 g (100 mmol)의 아크릴로일 클로라이드를 사용하여 실시예 4와 마찬가지로 하여 트리시클로데칸디올 모노아크릴레이트를 합성하였다. 수율은 21 %로 5.2 g이었다.Tricyclodecanediol monoacrylate was synthesized in the same manner as in Example 4 using 9.1 g (100 mmol) of acryloyl chloride instead of 10.4 g (100 mmol) of methacryloyl chloride. The yield was 5.2 g at 21%.
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) : 0.95-2.5 (m, 13H), 3.0-3.2 (s, 1H), 4.0-4.05 (m, 1H), 4.6-4.8 (m, 0.7H), 5.2-5.3 (m, 0.3H), 5.75-5.8 (m, 1H), 6.0-6.1 (m, 1H), 6.3-6.45 (m, 1H). 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane): 0.95-2.5 (m, 13H), 3.0-3.2 (s, 1H), 4.0-4.05 (m, 1H), 4.6-4.8 (m, 0.7H), 5.2-5.3 (m, 0.3H), 5.75-5.8 (m, 1H), 6.0-6.1 (m, 1H), 6.3-6.45 (m, 1H).
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 71.0 (70.6)C: 71.0 (70.6)
H: 9.10 (9.3)H: 9.10 (9.3)
괄호안의 값은 C14H22O3(분자량은 238.16)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated by C 14 H 22 O 3 (molecular weight: 238.16).
IR (cm-1): 3350 (νOH), 1725 (νc=0), 1630 (νc=c)IR (cm -1 ): 3350 (ν OH ), 1725 (ν c = 0 ), 1630 (ν c = c )
실시예 6Example 6
테트라시클로도데칸디올 모노메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Tetracyclododecanediol monomethacrylate was synthesized as follows.
알드리치사에서 제조된 제품 번호 10774-3인 5-노르보르넨-2-일 아세테이트 50 g을 170 내지 180 ℃에서 15 시간 동안 디시클로펜타디엔 87 g 및 메틸히드로퀴논 0.137 g과 반응시켰다. 반응 생성물을 진공하에서 증발시켜 3-테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데센-8-일 아세테이트 17.5 g을 수득하였고, 비점은 2 ㎜Hg하에서 120 내지 121 ℃였다.50 g of 5-norbornene-2-yl acetate, product number 10774-3 manufactured by Aldrich, was reacted with 87 g of dicyclopentadiene and 0.137 g of methylhydroquinone for 15 hours at 170 to 180 ° C. The reaction product was evaporated in vacuo to afford 17.5 g of 3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1, 10 ] dodecen-8-yl acetate with a boiling point of 120-121 ° C. under 2 mmHg.
3-테트라시클로 [4.4.0.12,5.17,10]도데센-8-일 아세테이트 35 g을 무수 THF 70 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 반응 시스템을 아르곤 분위기하에 놓고, 보란 THF 착물의 1M THF 용액 96 ㎖를 용액에 적가하였다. 반응을 0 ℃에서 1시간 동안, 그 다음에는 실온에서 1시간 동안 계속하였다. 생성된 물질을 0 ℃까지 냉각시키고, 물 13.3 ㎖, 3 M NaOH 수용액 29.5 ㎖ 및 30 % H2O219.9 ㎖를 연속적으로 적가하였다. 반응을 실온에서 1.5 시간 동안 계속시키고, 염화나트륨을 첨가하여 수층을 염화나트륨으로 포화시켰다. 수층을 분리하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용매를 진공하에서 제거하였다. 그리하여 히드록시-테트라시클로 [4.4.0.12,5.17,10]도데센-8-일 아세테이트 36.8 g을 수득하였다.35 g of 3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecen-8-yl acetate was dissolved in 70 mL of anhydrous THF and the solution was cooled to 0 ° C. The reaction system was placed under argon atmosphere and 96 ml of a 1 M THF solution of borane THF complex was added dropwise to the solution. The reaction was continued at 0 ° C. for 1 hour and then at room temperature for 1 hour. The resulting material was cooled to 0 ° C. and 13.3 mL of water, 29.5 mL of a 3 M NaOH aqueous solution and 19.9 mL of 30% H 2 O 2 were added dropwise successively. The reaction was continued for 1.5 hours at room temperature, and sodium chloride was added to saturate the aqueous layer with sodium chloride. The aqueous layer was separated and the organic layer was dried over magnesium sulfate. The solvent was removed in vacuo. This gave 36.8 g of hydroxy-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecen-8-yl acetate.
이어서, 히드록시-테트라시클로 [4.4.0.12,5.17,10]도데센-8-일 아세테이트 36.8 g을 95 % 에탄올 110 ㎖에 용해시키고, 수산화칼륨 15.4 g을 첨가하였다. 생성된 물질을 가열하고 환류시켰다. 냉각 후, 용매를 진공하에서 제거하고, 물 200 ㎖ 및 에테르 200 ㎖를 첨가하였다. 수층을 분리하고, 유기층을 포화 식염수 및 물로 연속하여 세척하였다. 생성된 물질을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용매를 진공하에서 제거하여, 고체상의 백색 화합물, 테트라시클로 [4.4.0.12,5.17,10]도데칸디올 12 g을 수득하였다.Then 36.8 g of hydroxy-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecen-8-yl acetate was dissolved in 110 mL of 95% ethanol and 15.4 g of potassium hydroxide were added. The resulting material was heated and refluxed. After cooling, the solvent was removed in vacuo and 200 ml of water and 200 ml of ether were added. The aqueous layer was separated and the organic layer was washed successively with saturated brine and water. The resulting material was dried over magnesium sulfate. The solvent was removed in vacuo to give 12 g of a solid white compound, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediol.
이어서, 테트라시클로 [4.4.0.12,5.17,10]도데칸디올 12 g, 피리딘 4.89 g 및 페노티아진 20 ㎎을 무수 THF 70 ㎖에 용해시키고, 용액을 0 ℃까지 냉각시켰다. 메타크릴로일 클로라이드 6.46 g을 무수 THF 20 ㎖에 용해시키고, 이 용액을 상기 용액에 적가하였다. 반응을 0 ℃에서 1시간 동안 계속한 후, 실온에서 밤새 계속하였다. 피리딘 히드로클로라이드염을 용액으로부터 여과시키고, 여액을 진공하에서 증발시켰다. 농축물을 에테르 150 ㎖에 희석시킨 후, 0.5 N 염산, 포화 식염수, 3 % 중탄산나트륨 수용액, 포화 식염수 및 물의 순서로 세척하였다. 생성된 유기층을 황산마그네슘으로 건조시키고, 에테르를 증발시켰다. 생성된 물질을 분리시키고 실리카 겔 칼럼을 사용하여 정제하였다. 용출액은 헥산과 에틸 아세테이트를 2:1로 사용하였다. 그리하여 목적 물질 6 g을 점성 액체의 형태로 수득하였다.Subsequently, 12 g of tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediol, 4.89 g of pyridine and 20 mg of phenothiazine were dissolved in 70 ml of dry THF and the solution was cooled to 0 ° C. 6.46 g of methacryloyl chloride was dissolved in 20 mL of anhydrous THF and this solution was added dropwise to the solution. The reaction was continued for 1 hour at 0 ° C. and then overnight at room temperature. Pyridine hydrochloride salt was filtered out of solution and the filtrate was evaporated in vacuo. The concentrate was diluted in 150 ml of ether and washed in the order of 0.5 N hydrochloric acid, saturated brine, 3% aqueous sodium bicarbonate solution, saturated saline and water. The resulting organic layer was dried over magnesium sulfate and the ether was evaporated. The resulting material was separated and purified using a silica gel column. Eluent was used as hexane and ethyl acetate 2: 1. Thus 6 g of the desired material were obtained in the form of a viscous liquid.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 73.1 (73.43)C: 73.1 (73.43)
H: 10.4 (10.27)H: 10.4 (10.27)
괄호 안의 값은 C18H30O3(분자량 294.4332)의 계산치이다.The values in parentheses are the calculated C 18 H 30 O 3 (molecular weight 294.4332).
1H-NMR (CDCl3) δ0.64-1.83 (7H, m), 1.91 (3H, s), 1.95-2.6 (7H, m), 4.04-4.24 (1H, m), 4.99 (1H, br), 5.52 (1H, s), 6.05 (1H, s); 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ 0.64-1.83 (7H, m), 1.91 (3H, s), 1.95-2.6 (7H, m), 4.04-4.24 (1H, m), 4.99 (1H, br) , 5.52 (1 H, s), 6.05 (1 H, s);
IR(㎝-1): 3420 (νOH), 2950, 2890 (νCH), 1714 (νC=O), 1630 (νC=C), 1165 (νC-O). IR (㎝ -1): 3420 ( ν OH), 2950, 2890 (ν CH), 1714 (ν C = O), 1630 (ν C = C), 1165 (ν CO).
실시예 7Example 7
테트라시클로도데칸디올 모노아크릴레이트를 하기와 같이 합성하였다.Tetracyclododecanediol monoacrylate was synthesized as follows.
메타크릴로일 클로라이드 10.4 g (100 mmol) 대신에 9.1 g (100 mmol)의 아크릴로일 클로라이드를 사용하여 실시예 6과 마찬가지로 하여 테트라시클로도데칸디올 모노아크릴레이트를 합성하였다. 수율은 20 %로 5.0 g이었다.Tetracyclododecanediol monoacrylate was synthesized in the same manner as in Example 6 using 9.1 g (100 mmol) of acryloyl chloride instead of 10.4 g (100 mmol) of methacryloyl chloride. The yield was 5.0 g at 20%.
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) : 0.65-2.6 (m, 14H), 4.04-4.24 (m, 1H), 4.99 (m, 1H), 5.75-5.8 (m, 1H), 6.0-6.1 (m, 1H), 6.3-6.45 (m, 1H). 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane): 0.65-2.6 (m, 14H), 4.04-4.24 (m, 1H), 4.99 (m, 1H), 5.75-5.8 (m, 1H) , 6.0-6.1 (m, 1 H), 6.3-6.45 (m, 1 H).
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 72.7 (72.69)C: 72.7 (72.69)
H: 8.89 (9.15)H: 8.89 (9.15)
괄호안의 값은 C16H24O3(분자량은 264.17)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated by C 16 H 24 O 3 (molecular weight: 264.17).
IR (cm-1): 3420 (νOH), 1715 (νC=O), 1634 (νC=C), 1165 (νC-O). IR (cm -1): 3420 ( ν OH), 1715 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1165 (ν CO).
실시예 8Example 8
헥사시클로헵타데칸디올 모노메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Hexacycloheptadecanediol monomethacrylate was synthesized as follows.
8-메톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.7,10]-3-도데센 65 g과 디시클로펜타디엔 87 g 및 메틸히드로퀴논 0.14 g을 300 ㎖ 가지형 플라스크에 넣고, 170 내지 180 ℃에서 17 시간 동안 반응시켰다. 반응 생성물을 냉각시키고, 8-메톡시카르보닐테트라시클로 [4.4.0.12,5.7,10]-3-도데센 및 디시클로펜타디엔을 진공하에서 증발을 통해 반응 생성물로부터 제거시켰다. 뜨거운 메탄올을 잔류물에 첨가하고, 불용성 성분을 여과시켰다. 여액을 진공하에서 농축시켰다. 메탄올 중에서 잔류물을 재결정화시켜 12-메톡시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 10 g을 수득하였다.8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 65 g of 7,10 ] -3-dodecene, 87 g of dicyclopentadiene, and 0.14 g of methylhydroquinone were placed in a 300 ml eggplant flask and reacted at 170 to 180 ° C. for 17 hours. The reaction product is cooled down and 8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 7,10 ] -3-dodecene and dicyclopentadiene were removed from the reaction product via evaporation under vacuum. Hot methanol was added to the residue and the insoluble component was filtered off. The filtrate was concentrated in vacuo. Recrystallization of the residue from methanol to give the hepta-decene 10 g 12- methoxycarbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14].
12-메톡시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 3.6 g을 95 % 에탄올 30 ㎖에 용해시키고, 수산화칼륨 1.25 g을 용액에 첨가하였다. 생성된 물질을 2시간 동안 가열하고 환류시켰다. 이어서, 생성된 물질을 냉각시키고, 증발기를 사용하여 ⅓로 농축시켰다. 물 50 ㎖ 및 에테르 50 ㎖를 첨가하여 물 성분을 분리시켰다. 3 % HCl를 첨가하여 물을 산성으로 변화시켰다. 이어서, 백색 침전물을 수득하고, 여과하였다. 백색 침전물을 물로 세척하여 중성으로 만들어 12-카르복시헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2.2 g을 수득하였다.12-methoxycarbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene to 3.6 g was dissolved in 95% ethanol 30 ㎖, the 1.25 g of potassium hydroxide To the solution. The resulting material was heated and refluxed for 2 hours. The resulting material was then cooled and concentrated to boil using an evaporator. 50 ml of water and 50 ml of ether were added to separate the water components. Water was changed to acidic by adding 3% HCl. Then a white precipitate was obtained and filtered. The white precipitate was washed with water, it made neutral to give the 12-carboxy-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene 2.2 g.
12-카르복시헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2.1 g 및 3,4-디히드로-2H-피란 1.71 g을 테트라히드로푸란 50 ㎖에 용해시키고, p-톨루엔술폰산 0.03 g을 그 용액에 첨가하였다. 반응을 실온에서 2 시간 동안 계속시켰다. 반응 생성물을 에테르 100 ㎖에 희석시키고, 생성된 물질을 3 % Na2CO3수용액, 포화 식염수 및 물로 연속하여 세척하였다. 생성된 유기층을 MgSO4로 건조시켰다. 에테르와 반응하지 않은 3,4-디히드로-2H-피란을 증발기를 사용하여 진공하에서 증발시켰다. 이어서, 12-테트라히드로피라닐옥시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2 g을 수득하였다.12-carboxy-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene and 2.1 g 3,4-dihydro -2H- pyran 1.71 g Tetrahydrofuran 50 It was dissolved in ml and 0.03 g of p-toluenesulfonic acid was added to the solution. The reaction was continued for 2 hours at room temperature. The reaction product was diluted in 100 mL of ether and the resulting material was washed successively with 3% Na 2 CO 3 aqueous solution, saturated brine and water. The resulting organic layer was dried over MgSO 4 . 3,4-Dihydro-2H-pyran, which did not react with ether, was evaporated under vacuum using an evaporator. Then, to give the 12-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene 2 g.
이어서, 12-테트라히드로피라닐옥시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2 g을 무수 THF 8 ㎖에 혼합하고, 0 ℃로 냉각시켰다. 1M 보란 THF 착물 용액 6 ㎖를 적가하였다. 생성된 물질을 0 ℃에서 1시간 동안 교반시킨 후, 실온에서 1시간 동안 교반시켰다. 생성된 물질을 0 ℃로 냉각시키고, 물 0.5 ㎖, 3M 수산화나트륨 수용액 1.1 ㎖ 및 30 % H2O20.7 ㎖를 20 ℃ 이하에서 생성된 물질에 적가하였다.Then, 12-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene 2 g of mixture of anhydrous THF and 8 ㎖, 0 Cooled to ° C. 6 ml of 1M borane THF complex solution was added dropwise. The resulting material was stirred at 0 ° C. for 1 hour and then at room temperature for 1 hour. The resulting material was cooled to 0 ° C., and 0.5 mL of water, 1.1 mL of 3M aqueous sodium hydroxide solution and 0.7 mL of 30% H 2 O 2 were added dropwise to the resulting material at 20 ° C. or lower.
생성된 물질을 실온에서 1.5 시간 동안 교반시키고, 수층을 염화나트륨으로 포화시켰다. 생성된 물질을 MgSO4로 건조시키고 에테르를 제거하였다. 이렇게 하여 히드록시테트라히드로피라닐옥시카르보닐-헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸 1.8 g을 수득하였다.The resulting material was stirred at rt for 1.5 h and the aqueous layer was saturated with sodium chloride. The resulting material was dried over MgSO 4 and ether removed. Thus hydroxy-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexahydro to give the bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane 1.8 g.
이어서, 히드록시테트라히드로피라닐옥시카르보닐-헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸 1.8 g 및 피리딘 0.48 g을 무수 THF 4 ㎖에 용해시키고, 생성된 물질을 0 ℃로 냉각시켰다. 메타크릴로일 클로라이드 0.63 g을 THF 1 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 생성된 물질에 적가시켰다. 1시간 동안 교반시키고, 반응을 실온에서 밤새 계속시켰다. 피리딘 히드로클로라이드염을 용액으로부터 여과하였다. 여액을 에테르 20 ㎖에 희석시킨 후, 0.5 N 염산, 포화 식염수, 3 % Na2SO4수용액 및 포화 식염수의 순서로 세척하였다. 생성된 유기층을 황산마그네슘으로 건조시키고, 에테르를 진공하에서 증발시켰다. 잔류물을 아세트산/테트라히드로푸란/물 4:2:1인 용매 10 ㎖에 용해시켰다. 반응을 40 내지 45 ℃에서 1 시간 동안 계속시켰다. 생성된 용액을 빙수 50 ㎖에 부었다. 이어서, 백색 침전물이 수득되었다. 백색 침전물을 여과시키고 물로 세척한 후 건조시켜 목적 물질 1 g을 수득하였다.Then, the hydroxy-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexahydro cyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane 1.8 g pyridine and 0.48 g of anhydrous THF 4 ㎖ Dissolved in and the resulting material was cooled to 0 ° C. 0.63 g of methacryloyl chloride was dissolved in 1 mL of THF and the solution was added dropwise to the resulting material. Stirred for 1 hour and the reaction continued overnight at room temperature. Pyridine hydrochloride salt was filtered out of solution. The filtrate was diluted in 20 ml of ether and washed in the order of 0.5 N hydrochloric acid, saturated brine, 3% Na 2 SO 4 aqueous solution and saturated brine. The resulting organic layer was dried over magnesium sulfate and the ether was evaporated in vacuo. The residue was dissolved in 10 mL of solvent, acetic acid / tetrahydrofuran / water 4: 2: 1. The reaction was continued for 1 hour at 40 to 45 ° C. The resulting solution was poured into 50 ml of ice water. Then, a white precipitate was obtained. The white precipitate was filtered off, washed with water and dried to give 1 g of the desired material.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 76.3 (76.62)C: 76.3 (76.62)
H: 10.2 (10.06)H: 10.2 (10.06)
괄호 안의 값은 C23H36O3(분자량 360.5356)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated C 23 H 36 O 3 (molecular weight 360.5356).
실시예 9Example 9
옥타시클로도코산디올 모노메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Octacyclodocosandiol monomethacrylate was synthesized as follows.
합성은 5-노르보르넨-2-일 아세테이트 대신에 실시예 8에서 합성된 헥사시클로헵타데세닐 아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 마찬가지로 하였다.Synthesis was performed in the same manner as in Example 6 except that hexacycloheptadecenyl acetate synthesized in Example 8 was used instead of 5-norbornene-2-yl acetate.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 78.5 (78.83)C: 78.5 (78.83)
H: 9.7 (9.92)H: 9.7 (9.92)
괄호 안의 값은 C28H42O3(분자량 426.638)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated from C 28 H 42 O 3 (molecular weight 426.638).
실시예 10Example 10
카르복시노르보르닐 메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxynorbornyl methacrylate was synthesized as follows.
비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2-카르복실산 tert-부틸에스테르 50 g 및 메타크릴산 133 g을 200 ㎖ 삼구 플라스크에서 진한 황산 1.35 g 및 물 2 g과 혼합하고, 60 내지 70 ℃에서 5 시간 동안 계속 반응시켰다. 생성된 물질을 냉각시키고, 잔류 메타크릴산을 진공하에서 증발시켰다. 잔류 물질을 분리하고 실리카 겔 칼럼을 사용하여 정제하여 목적 화합물 2 g을 수득하였다.50 g of bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-carboxylic acid tert-butylester and 133 g of methacrylic acid were mixed in a 200 ml three-necked flask with 1.35 g of concentrated sulfuric acid and 2 g of water, 60 to The reaction was continued for 5 hours at 70 ° C. The resulting material was cooled and the remaining methacrylic acid was evaporated in vacuo. The residual material was separated and purified using a silica gel column to give 2 g of the desired compound.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 65.7 (65.60)C: 65.7 (65.60)
H: 9.7 (9.44)H: 9.7 (9.44)
괄호 안의 값은 C14H24O4(분자량 256.3412)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 14 H 24 O 4 (molecular weight 256.3412).
IR(㎝-1): 2400 내지 3600 (νOH), 2960 내지 2880 (νCH), 1704 (νC=O), 1628 (νC=C), 1168 (νC-O)IR (cm −1 ): 2400 to 3600 (ν OH ), 2960 to 2880 (ν CH ), 1704 (ν C = O ), 1628 (ν C = C ), 1168 (ν CO )
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm:
1.25 내지 2.05 (6H), 1.92 (3H), 2.3 내지 2.85 (3H), 4.69 내지 4.74 (1H), 5.53 (1H), 6.06 (1H)1.25 to 2.05 (6H), 1.92 (3H), 2.3 to 2.85 (3H), 4.69 to 4.74 (1H), 5.53 (1H), 6.06 (1H)
실시예 11Example 11
카르복시트리시클로데카닐메틸 메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxycicyclocyclodecanylmethyl methacrylate was synthesized as follows.
온도계가 달린 500 ㎖ 사구 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브 및 정압 적하 깔때기를 장착시켰다. 미국의 알드리치 케미칼사에서 제조된 제품 번호 B4,590-9인 트리시클로[5.2.1.0.2,6]데칸-4,8-디메탄올 50 g(0.25 몰) 및 무수 피리딘 25.76 g(0.25 몰)을 플라스크에서 무수 테트라히드로푸란 300 ㎖와 혼합시켰다. 용액을 교반시키고, 빙수에서 냉각시켰다. 도꾜 가세이사에서 제조된 메타크릴로일 클로라이드 26.53 g(0.25 몰)을 무수 테트라히드로푸란 100 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 테플론 바로 강하게 교반시키면서 적하 깔때기를 사용하여 플라스크에 적가하였다.A 500 ml four-necked flask with thermometer was equipped with a dry tube with calcium chloride and a static dropping funnel. Tricyclo [5.2.1.0. Product No. B4,590-9, manufactured by Aldrich Chemicals, USA. 50 g (0.25 mol) of 2,6 ] decane-4,8-dimethanol and 25.76 g (0.25 mol) of anhydrous pyridine were mixed with 300 ml of anhydrous tetrahydrofuran in a flask. The solution was stirred and cooled in ice water. 26.53 g (0.25 mol) of methacryloyl chloride prepared by Tokyo Kasei Co., Ltd. was dissolved in 100 mL of anhydrous tetrahydrofuran and the solution was added dropwise to the flask using a dropping funnel with vigorous stirring with Teflon bars.
적가 후, 생성된 물질을 교반시키고 빙수에서 1시간 동안 냉각시키고, 반응을 실온에서 10 시간 동안 계속하였다. 침전물을 여과시키고, 여액을 진공하에서 증발시켜 용매를 제거하였다. 잔류물을 염화메틸렌 500 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 0.5 N 염산, 포화 식염수, 3 % 중탄산나트륨 수용액 및 포화 식염수의 순서로 처리하였다. 염화메틸렌층을 황산마그네슘으로 탈수시키고, 생성된 물질을 여과하였다. 용매를 증발기를 사용하여 제거하고, 잔류물을 분리하고 실리카 겔 칼럼을 사용하여 정제하였다. 이렇게 하여, 트리시클로[5.2.1.0.2,6]데칸-4,8-디메탄올-모노메타크릴레이트 29.6 g을 수득하였다. 수율은 44 %였다.After the dropwise addition, the resulting material was stirred and cooled in ice water for 1 hour and the reaction continued at room temperature for 10 hours. The precipitate was filtered off and the filtrate was evaporated in vacuo to remove solvent. The residue was dissolved in 500 ml of methylene chloride and the solution was treated in the order of 0.5 N hydrochloric acid, saturated brine, 3% aqueous sodium bicarbonate solution and saturated brine. The methylene chloride layer was dehydrated with magnesium sulfate and the resulting material was filtered off. The solvent was removed using an evaporator, the residue was separated and purified using a silica gel column. In this way, tricyclo [5.2.1.0. 29.6 g of 2,6 ] decane-4,8-dimethanol-monomethacrylate was obtained. Yield 44%.
이어서, 피리디늄 디크로메이트 24.9 g(66.2 밀리몰)을 염화칼슘 건조 튜브 및 정압 적하 깔때기가 장착된 100 ㎖ 사구 플라스크에서 N,N-디메틸포름아미드 40 ㎖와 혼합시켰다. 강한 교반으로 용액을 균일하게 만든 후, 트리시클로[5.2.1.0.2,6]데칸-4,8-디메탄올 모노메타크릴레이트 5 g (18.9 mmol)을 N,N-디메틸포름아미드 10 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 플라스크에 적가하였다. 반응을 실온에서 10 시간 동안 계속시켰다. 생성된 용액을 물 500 ㎖에 희석시키고, 유기 화합물층을 디에틸에테르 150 ㎖로 3회 추출하였다. 에테르층을 황산마그네슘으로 탈수시키고, 생성된 물질을 여과하였다. 용매를 증발기를 사용하여 제거하고, 잔류물을 분리하고 실리카 겔 칼럼을 사용하여 정제하였다. 이렇게 하여, 목적 화합물 2.12 g을 점성 액체로 수득하였다. 수율은 40 %였다.24.9 g (66.2 mmol) of pyridinium dichromate were then mixed with 40 mL of N, N-dimethylformamide in a 100 mL four-necked flask equipped with a calcium chloride drying tube and a static dropping funnel. After vigorous stirring to make the solution uniform, tricyclo [5.2.1.0. 5 g (18.9 mmol) of 2,6 ] decane-4,8-dimethanol monomethacrylate were dissolved in 10 ml of N, N-dimethylformamide and the solution was added dropwise to the flask. The reaction was continued for 10 hours at room temperature. The resulting solution was diluted in 500 ml of water, and the organic compound layer was extracted three times with 150 ml of diethyl ether. The ether layer was dehydrated with magnesium sulfate and the resulting material was filtered off. The solvent was removed using an evaporator, the residue was separated and purified using a silica gel column. This gave 2.12 g of the target compound as a viscous liquid. Yield 40%.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 70.0 (70.13)C: 70.0 (70.13)
H: 9.05 (9.15)H: 9.05 (9.15)
괄호 안의 값은 C18H28O4(분자량 308.4168)의 계산치이다.The values in parentheses are the calculated C 18 H 28 O 4 (molecular weight 308.4168).
IR(㎝-1): 2400 내지 3350 (νOH), 2950 (νCH), 1696 (νC=O), 1626 (νC=C), 1166 (νC-O)IR (㎝ -1): 2400 to 3350 (ν OH), 2950 ( ν CH), 1696 (ν C = O), 1626 (ν C = C), 1166 (ν CO)
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm:
0.95 내지 2.74 (m, 14H), 1.95 (s, 3H), 3.88 내지 4.17 (m, 2H), 5.55 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 6.5 (s, 1H), 9.58 내지 10.8 (br s, 1H)0.95 to 2.74 (m, 14H), 1.95 (s, 3H), 3.88 to 4.17 (m, 2H), 5.55 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 6.5 (s, 1H), 9.58 to 10.8 (br s , 1H)
실시예 12Example 12
카르복시트리시클로데카닐메틸 아크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxycicyclocyclodecanylmethyl acrylate was synthesized as follows.
메타크릴로일 클로라이드 10.4 g (100 mmol) 대신에 9.1 g (100 mmol)의 아크릴로일 클로라이드를 사용하여 실시예 11과 마찬가지로 하여 카르복시트리시클로데카닐메틸 아크릴레이트를 합성하였다. 수율은 20 %로 5.0 g이었다.Carboxycicyclocyclodecanylmethyl acrylate was synthesized in the same manner as in Example 11 using 9.1 g (100 mmol) of acryloyl chloride instead of 10.4 g (100 mmol) of methacryloyl chloride. The yield was 5.0 g at 20%.
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) : 0.8-2.7 (m, 14H), 3.88-4.17 (m, 2H), 5.75-5.8 (m, 1H), 6.0-6.1 (m, 1H), 6.3-6.45 (m, 1H). 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane): 0.8-2.7 (m, 14H), 3.88-4.17 (m, 2H), 5.75-5.8 (m, 1H), 6.0-6.1 (m, 1H), 6.3-6.45 (m, 1H).
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 70.33 (68.55)C: 70.33 (68.55)
H: 8.52 (8.63)H: 8.52 (8.63)
괄호안의 값은 C16H24O4(분자량은 280.167)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated by C 16 H 24 O 4 (molecular weight: 280.167).
IR (cm-1): 3355 (νOH), 1725 (νC=O), 1635 (νC=C). IR (cm -1): 3355 ( ν OH), 1725 (ν C = O), 1635 (ν C = C).
실시예 13Example 13
카르복시테트라시클로도데센 메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxytetracyclododecene methacrylate was synthesized as follows.
8-tert-부톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센 10 g을 100 ㎖사구 플라스크에서 무수 THF 25 ㎖와 혼합시키고, 생성된 물질을 0 ℃로 냉각시켰다. 분위기를 아르곤으로 바꾸고, 1M 보란-THF 착물의 THF 용액 20 ㎖을 플라스크에 적가시켰다. 용액을 0 ℃에서 1시간 및 실온에서 1시간 동안 교반시켰다. 생성된 물질을 0 ℃로 냉각시키고, 물 3 ㎖를 적가하였다. 또한, 3M NaOH 수용액 6.6 ㎖및 30 % H2O2용액 4.3 ㎖를 20 ℃ 이하에서 적가하였다. 용액을 실온에서 1.5 시간 동안 교반시키고, 물을 NaCl로 포화시켰다. 생성된 물질을 에테르 100 ㎖로 희석시켰다. 에테르층을 포화 식염수 및 물로 세척하고, 생성된 물질을 MgSO4로 건조시켰다. 에테르를 증발시키고, 히드록시-8-t-부톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데칸 10 g을 수득하였다. 수율은 94 %였다.10 g of 8-tert-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] -3-dodecene are mixed with 25 mL of anhydrous THF in a 100 mL four-necked flask and the resulting material is 0 ° C. Cooled to. The atmosphere was changed to argon and 20 ml of THF solution of 1M borane-THF complex was added dropwise to the flask. The solution was stirred at 0 ° C. for 1 hour and at room temperature for 1 hour. The resulting material was cooled to 0 ° C. and 3 ml of water was added dropwise. In addition, 6.6 ml of 3M NaOH aqueous solution and 4.3 ml of 30% H 2 O 2 solution were added dropwise at 20 占 폚 or lower. The solution was stirred at rt for 1.5 h and the water was saturated with NaCl. The resulting material was diluted with 100 mL of ether. The ether layer was washed with saturated brine and water and the resulting material was dried over MgSO 4 . The ether was evaporated and 10 g of hydroxy-8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] -3-dodecane were obtained. Yield 94%.
이어서, 히드록시-8-t-부톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데칸 7.7 g(0.0276 몰) 및 피리딘 2.19 g(0.0276 몰)을 무수 THF 40 ㎖에 용해시켰다. 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 메타크릴산 클로라이드 289 g(0.0276 몰)을 THF 10 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 0 ℃에서 상기 용액에 적가시켰다. 1시간 동안 교반시키고, 실온에서 밤새 반응시켰다. 피리딘 히드로클로라이드를 분리하고 여과하였다. 여액을 농축시키고, 염화메틸렌 100 ㎖로 희석시켰다. 5 % 염산, 3 % NaCO3용액 및 포화 식염수의 순서로 세척한 후, 생성된 물질을 MgSO4로 건조시키고 염화메틸렌을 증발시켰다. 생성된 물질을 헥산과 에틸 아세테이트를 10:1로 조절한 것으로 칼럼을 통해 분리시켰다. 그리하여 t-부톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카닐 메타크릴레이트 4.5 g 수득하였다. 수율은 47 %였다.7.7 g (0.0276 mol) of hydroxy-8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] -3-dodecane and 2.19 g (0.0276 mol) of pyridine were then dried with anhydrous THF. It was dissolved in 40 ml. The solution was cooled to 0 ° C. 289 g (0.0276 mol) of methacrylic acid chloride were dissolved in 10 ml of THF and the solution was added dropwise to the solution at 0 ° C. Stirred for 1 hour and allowed to react overnight at room temperature. Pyridine hydrochloride was isolated and filtered. The filtrate was concentrated and diluted with 100 ml of methylene chloride. After washing in the order of 5% hydrochloric acid, 3% NaCO 3 solution and saturated brine, the resulting material was dried over MgSO 4 and methylene chloride was evaporated. The resulting material was separated through a column with hexane and ethyl acetate adjusted to 10: 1. Thus 4.5 g of t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanyl methacrylate was obtained. Yield 47%.
이어서, 수득된 메타크릴레이트 3 g을 톨루엔 20 ㎖에 용해시키고, 트리플루오로메탄술폰산 10 방울을 용액에 첨가하였다. 실온에서 5시간 동안 교반시켰다. 톨루엔층을 포화 식염수로 세척하고, 3 % NaCO3용액을 사용하여 추출하였다. 염산을 수층에 첨가하여 산성으로 변화시키고, 에테르를 사용하여 유기층을 추출하였다. 생성된 물질을 포화 식염수 및 물을 사용하여 세척하고, MgSO4로 건조시켰다. 헥산과 에틸 아세테이트를 1:1로 조절하여 칼럼을 통해 정제하여 목적 물질 1.68 g을 점성 액체로 수득하였고, 수율은 67 %였다.Subsequently, 3 g of the obtained methacrylate was dissolved in 20 ml of toluene and 10 drops of trifluoromethanesulfonic acid were added to the solution. Stir at room temperature for 5 hours. The toluene layer was washed with saturated brine and extracted using 3% NaCO 3 solution. Hydrochloric acid was added to the aqueous layer to make it acidic, and the organic layer was extracted using ether. The resulting material was washed with saturated brine and water and dried over MgSO 4 . Hexane and ethyl acetate were adjusted to 1: 1 and purified through a column to obtain 1.68 g of the target substance as a viscous liquid, yield 67%.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 70.56 (70.77)C: 70.56 (70.77)
H: 9.22 (9.387)H: 9.22 (9.387)
괄호 안의 값은 C19H30O4(분자량 324.4436)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated from C 19 H 30 O 4 (molecular weight 324.4436).
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm:
1.1 내지 1.9 (9H, m), 2.1 내지 2.7 (6H, m), 4.98 (1H, s), 5.52 (1H, s), 6.05 (1H, s), 10.5 내지 12.4 (1H, br s)1.1 to 1.9 (9H, m), 2.1 to 2.7 (6H, m), 4.98 (1H, s), 5.52 (1H, s), 6.05 (1H, s), 10.5 to 12.4 (1H, br s)
IR(㎝-1): 2800 내지 3400 (νOH), 3048, 2960 (νCH), 1710, 1700 (νC=O), 1632 (νC=C), 1170 (νC-O)IR (cm −1 ): 2800 to 3400 (ν OH ), 3048, 2960 (ν CH ), 1710, 1700 (ν C = O ), 1632 (ν C = C ), 1170 (ν CO )
실시예 14Example 14
카르복시테트라시클로도데센 아크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxytetracyclododecene acrylate was synthesized as follows.
메타크릴로일 클로라이드 10.4 g (100 mmol) 대신에 9.1 g (100 mmol)의 아크릴로일 클로라이드를 사용하여 실시예 13과 마찬가지로 하여 카르복시테트라시클로도데센 아크릴레이트를 합성하였다. 수율은 20 %로 5.0 g이었다.Carboxytetracyclododecene acrylate was synthesized in the same manner as in Example 13 using 9.1 g (100 mmol) of acryloyl chloride instead of 10.4 g (100 mmol) of methacryloyl chloride. The yield was 5.0 g at 20%.
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질:테트라메틸실란) : 1.1-1.95 (10H, m), 2.1-2.85 (5H, m), 5.0 (1H, s), 5.79 (1H, d), 6.07 (1H, dd), 6.36 (1H, d), 10.5-12 (1H,br). 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane): 1.1-1.95 (10H, m), 2.1-2.85 (5H, m), 5.0 (1H, s), 5.79 (1H, d), 6.07 (1H, doublet), 6.36 (1H, d), 10.5-12 (1H, br).
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 70.81 (69.84)C: 70.81 (69.84)
H: 7.92 (8.27)H: 7.92 (8.27)
괄호안의 값은 C17H24O4(분자량은 292.167)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated for C 17 H 24 O 4 (molecular weight: 292.167).
IR (cm-1): 2800-3450 (νOH), 2950 (νCH), 1700, 1714 (νC=O), 1618, 1632 (νC=C), 1200 (νO-O). IR (cm -1): 2800-3450 ( ν OH), 2950 (ν CH), 1700, 1714 (ν C = O), 1618, 1632 (ν C = C), 1200 (ν OO).
실시예 15Example 15
카르복시헥사시클로헵타데칸 메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxyhexacycloheptadecane methacrylate was synthesized as follows.
8-메톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센 65 g, 디시클로펜타디엔 87 g 및 메틸히드로퀴논 0.14 g을 300 ㎖ 가지형 플라스크에서 혼합시키고, 반응을 170 내지 180 ℃에서 17시간 동안 계속시켰다. 반응 생성물을 냉각시키고, 잔류 8-메톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센 및 잔류 디시클로펜타디엔을 진공하에서 증발시켰다. 뜨거운 메탄올을 잔류물에 첨가시키고, 불용성 성분을 여과하였다. 여액을 진공하에서 농축시키고, 잔류물을 메탄올로부터 재결정시켰다. 그리하여 12-메톡시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센의 백색 결정 10 g을 수득하였다.65 g of 8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] -3-dodecene, 87 g of dicyclopentadiene and 0.14 g of methylhydroquinone were mixed in a 300 ml eggplant flask, The reaction was continued at 170 to 180 ° C for 17 hours. The reaction product was cooled and the remaining 8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] -3-dodecene and residual dicyclopentadiene were evaporated under vacuum. Hot methanol was added to the residue and the insoluble component was filtered off. The filtrate was concentrated in vacuo and the residue was recrystallized from methanol. Thus it was obtained 10 g of a white crystal of 12-hepta-methoxycarbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] decene.
이어서, 12-메톡시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 3.6 g을 95 % 에탄올 용액 30 ㎖에 용해시키고, 수산화칼륨 1.25 g을 그 용액에 첨가시켰다. 생성된 물질을 가열시키고 환류시킨 후, 2시간 동안 냉각시켰다. 증발기를 사용하여 용액을 ⅓로 농축시켰다. 물 50 ㎖ 및 에테르 50 ㎖를 생성된 물질에 첨가하여 수층을 분리시켰다. 3 % 염산을 수층에 첨가하여, 수층을 산성으로 변화시켰다. 그리하여 백색 침전물을 수득하였다. 백색 침전물을 여과시키고, 중성이 될 때까지 물로 세척하였다. 그리하여 12-카르복시헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2.2 g을 수득하였다.Then, 12-methoxycarbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene was dissolved 3.6 g of 95% ethanol solution of 30 ㎖, potassium 1.25 g was added to the solution. The resulting material was heated and refluxed and then cooled for 2 hours. The solution was concentrated to water using an evaporator. 50 ml of water and 50 ml of ether were added to the resulting material to separate the aqueous layer. 3% hydrochloric acid was added to the aqueous layer to change the aqueous layer to acidic. Thus a white precipitate was obtained. The white precipitate was filtered off and washed with water until neutral. Thus to give the 12-carboxy-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene 2.2 g.
이어서, 카르복시헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2.1 g 및 3,4-디히드로-2H-피란 1.71 g을 테트라히드로푸란 50 ㎖에 용해시키고, p-톨루엔술폰산 0.03 g을 그 용액에 첨가하였다. 반응을 실온에서 2시간 동안 계속시켰다. 생성된 물질을 에테르 100 ㎖에 희석시키고, 3 % Na2CO3, 포화 식염수 및 물의 순서로 세척하고, 유기층을 MgSO4로 건조시켰다. 에테르 및 잔류 3,4-디히드로-2H-피란을 진공하에서 증발기를 사용하여 제거시켜, 점성 액체 12-테트라히드로피라닐옥시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2 g을 수득하였다.Then, carboxy-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene and 2.1 g 3,4-dihydro -2H- pyran 1.71 g Tetrahydrofuran 50 It was dissolved in ml and 0.03 g of p-toluenesulfonic acid was added to the solution. The reaction was continued for 2 hours at room temperature. The resulting material was diluted in 100 mL of ether, washed in the order of 3% Na 2 CO 3 , saturated brine and water, and the organic layer was dried over MgSO 4 . The ether and residual 3,4-dihydro-2H-pyran are removed using an evaporator under vacuum to give a viscous liquid 12-tetrahydropyranyloxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14 ] 2 g of heptadecene was obtained.
이어서, 12-테트라히드로피라닐옥시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센 2 g을 무수 THF 8 ㎖에 용해시키고, 0 ℃로 냉각시켰다. 분위기를 아르곤으로 바꾸고, 1M 보란-THF 착물의 THF 용액 6 ㎖를 적가하였다. 생성된 물질을 0 ℃에서 1시간 및 실온에서 1시간 동안 교반시켰다. 이어서, 생성된 물질을 0 ℃로 냉각시키고, 물 0.5 ㎖를 적가시켰다. 또한, 3 M NaOH 수용액 1.1 ㎖ 및 30 % H2O2용액 0.7 ㎖를 20 ℃ 이하에서 적가시켰다. 실온에서 1.5시간 동안 교반시키고, NaCl로 물을 포화시켰다. 생성된 물질을 에테르 100 ㎖로 희석시켰다. 에테르층을 포화 식염수 및 물로 세척하고, MgSO4로 건조시켰다. 에테르를 제거하여 히드록시테트라히드로피라닐옥시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸 2 g을 수득하였다.Then, 12-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl-decene to 2 g was dissolved in anhydrous THF ㎖ 8, 0 Cooled to ° C. The atmosphere was changed to argon and 6 ml of THF solution of 1M borane-THF complex was added dropwise. The resulting material was stirred at 0 ° C. for 1 hour and at room temperature for 1 hour. The resulting material was then cooled to 0 ° C. and 0.5 ml of water was added dropwise. In addition, 1.1 ml of a 3 M NaOH aqueous solution and 0.7 ml of a 30% H 2 O 2 solution were added dropwise at 20 占 폚 or lower. Stir at room temperature for 1.5 hours and saturate water with NaCl. The resulting material was diluted with 100 mL of ether. The ether layer was washed with saturated brine and water and dried over MgSO 4 . Removal of the ether to give the hepta-decane 2 g hydroxy-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14].
이어서, 히드록시-테트라히드로피라닐옥시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸 2 g 및 피리딘 0.53 g을 무수 THF 8 ㎖에 용해시켰다. 0 ℃로 냉각 후, 메타크릴로일 클로라이드 0.7 g을 THF 1 ㎖에 용해시키고, 그 용액을 상기 용액에 적가시켰다. 1시간 동안 교반시키고, 반응을 밤새 실온에서 계속시켰다. 피리딘 염산염을 분리시키고, 여과하였다. 여액을 에테르 20 ㎖로 희석시키고, 0.5 N 염산, 포화 식염수, 3 % Na2CO3용액 및 포화 식염수의 순서로 세척을 반복하였다. 생성된 물질을 MgSO4로 건조시켰다. 에테르를 진공하에서 증발시키고, 헥산과 에틸 아세테이트를 5:1로 조절하여 칼럼 분리를 수행하였다. 그리하여 점성 액체 카르복시헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸 메타크릴레이트 2 g을 수득하였다. 이 메타크릴레이트 2 g을 아세트산/테트라히드로푸란/물을 4:2:1로 조절한 혼합물에 용해시켰다. 혼합물은 14 ㎖였다. 반응을 40 내지 45 ℃에서 45 분 동안 계속시키고, 용액을 빙수 250 ㎖에 부었다. 분리된 결정을 여과하고, 물로 몇번 세척하였다. 헥산으로 세척하여 목적 화합물 0.79 g을 수득하였다.Subsequently, hydroxy-tetrahydropyranyl-oxy-carbonyl-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane 2 g pyridine and 0.53 g of anhydrous THF 8 ㎖ Dissolved in. After cooling to 0 ° C., 0.7 g of methacryloyl chloride was dissolved in 1 mL of THF and the solution was added dropwise to the solution. Stir for 1 hour and continue the reaction overnight at room temperature. Pyridine hydrochloride was separated and filtered. The filtrate was diluted with 20 mL of ether and washing was repeated in the order of 0.5 N hydrochloric acid, saturated saline, 3% Na 2 CO 3 solution and saturated saline. The resulting material was dried over MgSO 4 . The ether was evaporated in vacuo and column separation was performed by adjusting hexane and ethyl acetate to 5: 1. Thus it was obtained a viscous liquid carboxy-hexafluoro bicyclo [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl methacrylate decane 2 g. 2 g of this methacrylate were dissolved in a mixture of acetic acid / tetrahydrofuran / water adjusted to 4: 2: 1. The mixture was 14 ml. The reaction was continued for 45 minutes at 40-45 ° C. and the solution was poured into 250 ml of ice water. The separated crystals were filtered off and washed several times with water. Washing with hexane gave 0.79 g of the target compound.
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm:
1.0-1.88 (m, 1H), 1.93-2.75 (m, 1H), 1.91 (3H, s), 4.99 (1H, s), 5.51 (1H, s), 6.04 (1H, s), 9.5-11.3 (1H, br).1.0-1.88 (m, 1H), 1.93-2.75 (m, 1H), 1.91 (3H, s), 4.99 (1H, s), 5.51 (1H, s), 6.04 (1H, s), 9.5-11.3 ( 1H, br).
IR(㎝-1): 2800-3600 (νOH), 2950, 3048 (νCH), 1712 (νC=O), 1634 (νC=C), 1172 (νC-O). IR (㎝ -1): 2800-3600 ( ν OH), 2950, 3048 (ν CH), 1712 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1172 (ν CO).
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 73.98 (74.19)C: 73.98 (74.19)
H: 9.11 (9.34)H: 9.11 (9.34)
괄호 안의 값은 C24H36O4(분자량 388.5460)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 24 H 36 O 4 (molecular weight 388.5460).
실시예 16Example 16
카르복시옥타시클로도코산 메타크릴레이트를 다음과 같이 합성하였다.Carboxyoctacyclodocoic acid methacrylate was synthesized as follows.
카르복시옥타시클로도코산 메타크릴레이트를 실시예 15와 마찬가지로 하여 합성하였다. 이번 합성에서는, 8-메톡시카르보닐테트라시클로[4.4.0.12,5.1117,10]-3-도데센을 실시예 11의 중간체 생성물인 12-메톡시카르보닐헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데센으로 대체하였다.Carboxyoctacyclodoco acid methacrylate was synthesized in the same manner as in Example 15. In this synthesis, 8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .11 17,10 ] -3-dodecene was converted to 12-methoxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1, which is the intermediate product of Example 11. 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] was replaced with hepta-decene.
IR(㎝-1): 3050, 2940 (νCH), 1710, 1715 (νC=O), 1636 (νC=C), 1170 (νC-O)IR (cm −1 ): 3050, 2940 (ν CH ), 1710, 1715 (ν C = O ), 1636 (ν C = C ), 1170 (ν CO )
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 76.3 (76.61)C: 76.3 (76.61)
H: 9.10 (9.31)H: 9.10 (9.31)
괄호 안의 값은 C29H42O4(분자량 454.6484)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 29 H 42 O 4 (molecular weight 454.6484).
실시예 17Example 17
하기 화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이며, R8은 tert-부틸기이고 k는 1인 비닐 단량체를 합성하였다.In Formula 6, R 6 is a methyl group, R 7 is a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-diyl group, R 8 is a tert-butyl group, and k is a vinyl monomer. .
100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브를 장착시키고, 실시예 11에서 합성된 비닐 단량체 5 g(0.018 몰), 염화메틸렌 30 ㎖와 t-부틸알콜 3.99 g(0.054 몰) 및 4-디메틸아미노피리딘 1.76 g(0.014 몰)을 둥근 바닥 플라스크에서 혼합시켰다. 혼합물을 0 ℃로 냉각시켰다. 디시클로헥실카르보디이미드 4.08 g(0.02 몰)을 냉각된 혼합물에 서서히 첨가하였다. 0 ℃에서 5분 동안 교반시킨 후, 실온에서 4시간 동안 교반시켰다. 시클로헥실우레아를 분리시키고 여과하였다. 여액을 0.5 M 염산 10 ㎖로 2회 및 포화 중탄산나트륨 수용액 10 ㎖로 2회 차례로 세척하였다. 유기층을 황산마그네슘으로 탈수시키고, 여과하였다. 용매를 증발기를 사용하여 제거한 후, 실리카 겔 칼럼을 통하여 정제하였다. 그리하여 점성 액체의 형태로 목적 화합물 5.67 g을 수득하였다. 수율은 90 %였다.A 100 ml round bottom flask was equipped with a dry tube containing calcium chloride, 5 g (0.018 mol) of vinyl monomer synthesized in Example 11, 30 ml of methylene chloride and 3.99 g (0.054 mol) of t-butyl alcohol and 4-dimethylamino 1.76 g (0.014 mol) of pyridine was mixed in a round bottom flask. The mixture was cooled to 0 ° C. 4.08 g (0.02 mol) of dicyclohexylcarbodiimide was slowly added to the cooled mixture. Stir at 0 ° C. for 5 minutes and then at room temperature for 4 hours. Cyclohexylurea was isolated and filtered. The filtrate was washed twice with 10 ml of 0.5 M hydrochloric acid and twice with 10 ml of saturated aqueous sodium bicarbonate solution. The organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and filtered. The solvent was removed using an evaporator and then purified through a silica gel column. This gave 5.67 g of the target compound in the form of a viscous liquid. Yield 90%.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 71.4 (71.96)C: 71.4 (71.96)
H: 9.4 (9.78)H: 9.4 (9.78)
괄호 안의 값은 C21H34O4(분자량 350.4972)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 21 H 34 O 4 (molecular weight 350.4972).
IR(㎝-1): 2950, 2874 (νCH), 1716 (νC=O), 1626 (νC=C), 1166 (νC-O)IR (cm −1 ): 2950, 2874 (ν CH ), 1716 (ν C = O ), 1626 (ν C = C ), 1166 (ν CO )
실시예 18Example 18
화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이며, R8은 테트라히드로푸란-2-일기이고 k는 1인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is a methyl group, R 7 is a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-diyl group, R 8 is a tetrahydrofuran-2-yl group and k is 1 a vinyl monomer. Synthesis was as follows.
<화학식 6><Formula 6>
t-부틸알콜 대신에 2,3-디히드로푸란을 사용하고 실시예 17과 마찬가지로 하여 목적 단량체를 합성하였다. 목적 단량체는 점성 액체였고, 수율은 62 %였다.2,3-dihydrofuran was used in place of t-butyl alcohol and the desired monomer was synthesized in the same manner as in Example 17. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 62%.
원소 분석 결과(중량%)Elemental analysis result (% by weight)
C: 68.9 (69.20)C: 68.9 (69.20)
H: 8.3 (8.85)H: 8.3 (8.85)
괄호 안의 값은 C21H32O5(분자량 364.4808)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 21 H 32 O 5 (molecular weight 364.4808).
IR(㎝-1): 2950, 2874 (νCH), 1718 (νC=O), 1630 (νC=C), 1166 (νC-O)IR (cm −1 ): 2950, 2874 (ν CH ), 1718 (ν C = O ), 1630 (ν C = C ), 1166 (ν CO )
1H-NMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1 H-NMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm:
1.1-2.8 (m, 18H), 3.5-3.8 (m, 2H), 3.8-4.1 (m, 2H), 5.6-6.5 (m, 4H)1.1-2.8 (m, 18H), 3.5-3.8 (m, 2H), 3.8-4.1 (m, 2H), 5.6-6.5 (m, 4H)
실시예 19Example 19
화학식 6에서 R6은 수소이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이고, R8은 테트라히드로피란-2-일기이고, k는 1인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is hydrogen, R 7 is tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-diyl group, R 8 is tetrahydropyran-2-yl group, k is 1 vinyl monomer Was synthesized as follows.
<화학식 6><Formula 6>
온도계가 있는 200 ㎖의 3구 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브를 조립하고, 실시예 12에서 합성한 비닐 단량체 (화학식 6에서 R6은 수소이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이고, R8은 수소이고, k는 1임) 6 g(0.022 mol) 및 3,4-디히드로-2H-피란 4.54 g(0.054 mol)을 염화메틸렌 80 ㎖와 혼합하고, 혼합물을 빙수로 냉각시켰다.A dry tube containing calcium chloride was assembled into a 200 ml three-necked flask with a thermometer, and the vinyl monomer synthesized in Example 12 (wherein R 6 is hydrogen and R 7 is tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] 6 g (0.022 mol) and 4.54 g (0.054 mol) of 3,4-dihydro-2H-pyran and 80 ml of methylene chloride were added to decan-4,8-diyl, R 8 is hydrogen, k is 1 Mix and cool the mixture with ice water.
p-톨루엔술폰산 일수화물 20 ㎎을 첨가하고, 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 반응 생성물을 디에틸에테르 120 ㎖로 희석시키고, 중탄산나트륨의 포화 수용액 80 ㎖, 포화 식염수 80 ㎖ 및 물 150 ㎖로 연속하여 세척하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 탈수시킨 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매 및 남아있는 3,4-디히드로-2H-피란을 제거함으로써 목적 단량체 6.59 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 84 %였다.20 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added and the mixture was stirred for 30 minutes. After the reaction was completed, the reaction product was diluted with 120 ml of diethyl ether and washed successively with 80 ml of saturated aqueous solution of sodium bicarbonate, 80 ml of saturated brine and 150 ml of water. The obtained organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and filtered. 6.59 g of the desired monomer were obtained by removing the solvent and remaining 3,4-dihydro-2H-pyran using an evaporator. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 84%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 69.5 (69.2)C: 69.5 (69.2)
H: 8.64 (8.85)H: 8.64 (8.85)
괄호 안의 값은 C21H32O5(분자량 364.23)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 21 H 32 O 5 (molecular weight 364.23).
IR(㎝-1): 2950, 2870 (νCH), 1716 (νC=O), 1632 (νC=C), 1166 (νC-O). IR (㎝ -1): 2950, 2870 (ν CH), 1716 (ν C = O), 1632 (ν C = C), 1166 (ν CO).
1HNMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1.2 - 2.7 (m, 20H), 3.47 - 3.57 (m, 1H), 3.63 - 3.73 (m, 1H), 3.8 - 4.1 (m, 2H), 5.79 (m, 1H), 5.9 - 6.0 (s, 1H), 6.05 (m, 1H), 6.36 (m, 1H). 1 HNMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 1.2-2.7 (m, 20H), 3.47-3.57 (m, 1H), 3.63-3.73 (m, 1H), 3.8-4.1 (m, 2H ), 5.79 (m, 1H), 5.9-6.0 (s, 1H), 6.05 (m, 1H), 6.36 (m, 1H).
실시예 20Example 20
화학식 6에서 R6은 수소이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이고, R8은 1-에톡시에틸기이고, k는 1인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is hydrogen, R 7 is tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-diyl group, R 8 is 1-ethoxyethyl group, k is 1, and a vinyl monomer is It was synthesized as follows.
<화학식 6><Formula 6>
온도계가 있는 200 ㎖의 3구 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브를 조립하고, 실시예 12에서 합성한 비닐 단량체 (화학식 6에서 R6은 수소이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이고, R8은 수소이고, k는 1임) 6 g(0.022 mol) 및 비닐에틸에테르 1.30 g(0.022 mol)을 염화메틸렌 60 ㎖와 혼합하고, 혼합물을 빙수로 냉각시켰다.A dry tube containing calcium chloride was assembled into a 200 ml three-necked flask with a thermometer, and the vinyl monomer synthesized in Example 12 (wherein R 6 is hydrogen and R 7 is tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] and decane-4,8-diyl group, R 8 is hydrogen, k is 1 Im) to 6 g (0.022 mol) and vinyl ethyl ether, 1.30 g (0.022 mol) and a mixture of methylene chloride 60 ㎖, and the mixture with ice-water Cooled.
p-톨루엔술폰산 일수화물 15 ㎎을 첨가하고, 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 반응 생성물을 디에틸에테르 120 ㎖로 희석시키고, 중탄산나트륨의 포화 수용액 80 ㎖, 포화 식염수 80 ㎖ 및 물 150 ㎖로 연속하여 세척하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 탈수시킨 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매를 제거함으로써 목적 단량체 5.67 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 90 %였다.15 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added and the mixture was stirred for 1 hour. After the reaction was completed, the reaction product was diluted with 120 ml of diethyl ether and washed successively with 80 ml of saturated aqueous solution of sodium bicarbonate, 80 ml of saturated brine and 150 ml of water. The obtained organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and filtered. The solvent was removed using an evaporator to give 5.67 g of the desired monomer. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 90%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 69.9 (68.15)C: 69.9 (68.15)
H: 9.02 (9.15)H: 9.02 (9.15)
괄호 안의 값은 C20H32O5(분자량 352.225)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 20 H 32 O 5 (molecular weight 352.225).
IR(㎝-1): 2950, 2872 (νCH), 1720 (νC=O), 1630 (νC=C), 1166 (νC-O). IR (㎝ -1): 2950, 2872 (ν CH), 1720 (ν C = O), 1630 (ν C = C), 1166 (ν CO).
1HNMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1.0 - 2.7 (m, 14H), 1.45 (d, 3H), 1.95 (s, 3H), 3.75 (q, 2H), 3.8 - 4.1 (m, 2H), 5.75 (m, 1H), 5.9 (s, 1H), 6.05 (m, 1H), 6.36 (m, 1H). 1 HNMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 1.0-2.7 (m, 14H), 1.45 (d, 3H), 1.95 (s, 3H), 3.75 (q, 2H), 3.8-4.1 ( m, 2H), 5.75 (m, 1H), 5.9 (s, 1H), 6.05 (m, 1H), 6.36 (m, 1H).
실시예 21Example 21
화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이고, R8은 1-부톡시에틸기이고, k는 1인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is a methyl group, R 7 is a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-diyl group, R 8 is a 1-butoxyethyl group, k is a vinyl monomer having 1 It was synthesized as follows.
<화학식 6><Formula 6>
비닐에틸에테르 대신에 부틸비닐에테르를 사용하여 실시예 20과 마찬가지로 하여 비닐 단량체를 합성하였다. 목적 단량체는 점성 액체로, 그 수율은 70 %였다.A vinyl monomer was synthesized in the same manner as in Example 20 using butyl vinyl ether instead of vinyl ethyl ether. The target monomer was a viscous liquid, the yield being 70%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 68.05 (67.29)C: 68.05 (67.29)
H: 9.12 (9.33)H: 9. 12 (9.33)
괄호 안의 값은 C23H38O6(분자량 410.5496)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 23 H 38 O 6 (molecular weight 410.5496).
실시예 22Example 22
화학식 6에서 R6은 수소이고, R7은 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기이고, R8은 tert-부틸기이고, k는 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is hydrogen, R 7 is tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, R 8 is tert-butyl group, and k is 0. Synthesized together.
<화학식 6><Formula 6>
온도계가 있는 100 ㎖의 둥근바닥 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브를 조립하고, 실시예 14에서 합성한 비닐 단량체 5 g(0.018 mol), 염화메틸렌 30 ㎖, t-부틸 알코올 3.99 g(0.054 mol) 및 4-디메틸아미노피리딘 1.76 g(0.014 mol)을 플라스크 내에서 혼합하고, 혼합물을 빙수로 냉각시켰다.A dry tube containing calcium chloride was assembled into a 100 ml round bottom flask with a thermometer, 5 g (0.018 mol) of vinyl monomer synthesized in Example 14, 30 ml of methylene chloride, 3.99 g (0.054 mol) of t-butyl alcohol and 1.76 g (0.014 mol) of 4-dimethylaminopyridine were mixed in a flask and the mixture was cooled with ice water.
디시클로헥실카르보디이미드 4.08 g(0.02 mol)을 첨가하고, 혼합물을 0 ℃에서 5분 동안에 이어 실온에서 4시간 동안 교반시켰다. 시클로헥실우레아를 침전시키고 여과하였다. 여액을 0.5 M 염산 10 ㎖로 2회 및 중탄산나트륨 포화 수용액 10 ㎖로 2회 연속적으로 세척하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 탈수시킨 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매를 제거하고, 실리카 겔 칼럼을 통하여 정제함으로써 목적 화합물 5.67 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 90 %였다.4.08 g (0.02 mol) of dicyclohexylcarbodiimide were added and the mixture was stirred at 0 ° C. for 5 minutes and then at room temperature for 4 hours. Cyclohexylurea was precipitated and filtered. The filtrate was washed twice with 10 ml of 0.5 M hydrochloric acid and twice with 10 ml of saturated aqueous sodium bicarbonate solution. The obtained organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and filtered. The solvent was removed using an evaporator and purified through a silica gel column to give 5.67 g of the target compound. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 90%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 72.6 (72.38)C: 72.6 (72.38)
H: 9.03 (9.15)H: 9.03 (9.15)
괄호 안의 값은 C21H32O4(분자량 348.23)의 계산치이다.The values in parentheses are the calculations for C 21 H 32 O 4 (molecular weight 348.23).
IR(㎝-1): 3460 (νOH), 2950 (νCH), 1720 (νC=O), 1634 (νC=C), 1166 (νC-O). IR (㎝ -1): 3460 ( ν OH), 2950 (ν CH), 1720 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1166 (ν CO).
실시예 23Example 23
화학식 6에서 R6은 수소이고, R7은 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸디일기이고, R8은 테트라히드로푸란-2-일기이고, k는 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is hydrogen, R 7 is tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanediyl group, R 8 is tetrahydrofuran-2-yl group, k is 0 vinyl monomer Was synthesized as follows.
<화학식 6><Formula 6>
t-부틸알코올 대신에 2,3-디히드로푸란을 사용하여 실시예 22와 마찬가지로 하여 목적 단량체를 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 62 %였다.Instead of t-butyl alcohol, the target monomer was obtained in the same manner as in Example 22 using 2,3-dihydrofuran. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 62%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 69.98 (69.59)C: 69.98 (69.59)
H: 8.28 (8.34)H: 8.28 (8.34)
괄호 안의 값은 C21H30O5(분자량 362.209)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 21 H 30 O 5 (molecular weight 362.209).
IR(㎝-1): 2950, 2874 (νCH), 1718 (νC=O), 1630 (νC=C), 1166 (νC-O-C). IR (㎝ -1): 2950, 2874 (ν CH), 1718 (ν C = O), 1630 (ν C = C), 1166 (ν COC).
1HNMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1.1 - 2.8 (m, 21H), 3.5 - 3.8 (m, 1H), 3.8 - 4.1 (m, 2H), 5.7 (m, 1H), 5.95 (s, 1H), 6.05 (m, 1H), 6.36 (m, 1H). 1 HNMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 1.1-2.8 (m, 21H), 3.5-3.8 (m, 1H), 3.8-4.1 (m, 2H), 5.7 (m, 1H), 5.95 (s, 1 H), 6.05 (m, 1 H), 6.36 (m, 1 H).
실시예 24Example 24
화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸디일기이고, R8은 테트라히드로피란-2-일기이고, k는 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In the formula 6 R 6 is a methyl group, R 7 is a cyclo hexa [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane-diyl group, R 8 is a tetrahydropyran- A vinyl monomer having a 2-yl group and k being 0 was synthesized as follows.
<화학식 6><Formula 6>
온도계가 있는 200 ㎖의 3구 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브를 조립하고, 실시예 15에서 합성한 비닐 단량체 (화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7. 09,14]헵타데칸디일기이고, R8은 수소이고, k는 0임) 6 g(0.022 mol) 및 3,4-디히드로-2H-피란 4.54 g(0.054 mol)을 염화메틸렌 80 ㎖와 혼합하고, 혼합물을 빙수로 냉각시켰다.A dry tube containing calcium chloride was assembled into a 200 ml three-necked flask with a thermometer, and the vinyl monomer synthesized in Example 15 (wherein R 6 is a methyl group and R 7 is hexacyclo [6.6.1.1 3,6 . 1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane-diyl group and, R 8 is hydrogen, k is zero) 6 g (0.022 mol) and 3,4-dihydro -2H- pyran 4.54 g (0.054 mol) was mixed with 80 ml of methylene chloride and the mixture was cooled with ice water.
p-톨루엔술폰산 일수화물 20 ㎎을 첨가하고, 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 반응 생성물을 디에틸에테르 120 ㎖로 희석시키고, 중탄산나트륨의 포화 수용액 80 ㎖, 포화 식염수 80 ㎖ 및 물 150 ㎖로 연속하여 세척하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 탈수시킨 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매 및 잔류하는 3,4-디히드로-2H-피란을 제거함으로써 목적 단량체 6.59 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 84 %였다.20 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added and the mixture was stirred for 30 minutes. After the reaction was completed, the reaction product was diluted with 120 ml of diethyl ether and washed successively with 80 ml of saturated aqueous solution of sodium bicarbonate, 80 ml of saturated brine and 150 ml of water. The obtained organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and filtered. 6.59 g of the desired monomer were obtained by removing the solvent and the remaining 3,4-dihydro-2H-pyran using an evaporator. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 84%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 74.33 (73.65)C: 74.33 (73.65)
H: 8.98 (8.83)H: 8.98 (8.83)
괄호 안의 값은 C28H40O5(분자량 456.6210)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated from C 28 H 40 O 5 (molecular weight 456.6210).
IR(㎝-1): 2950, 2870 (νCH), 1716 (νC=O), 1632 (νC=C), 1166 (νC-O). IR (㎝ -1): 2950, 2870 (ν CH), 1716 (ν C = O), 1632 (ν C = C), 1166 (ν CO).
1HNMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1.2 - 2.7 (m, 20H), 1.95 (s, 3H), 3.47 - 3.57 (m, 1H), 3.63 - 3.73 (m, 1H), 3.8 - 4.1 (m, 2H), 5.55 (s, 1H), 5.94 (s, 1H), 6.1 (s, 1H). 1 HNMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 1.2-2.7 (m, 20H), 1.95 (s, 3H), 3.47-3.57 (m, 1H), 3.63-3.73 (m, 1H), 3.8-4.1 (m, 2H), 5.55 (s, 1H), 5.94 (s, 1H), 6.1 (s, 1H).
실시예 25Example 25
화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸디일기이고, R8은 1-에톡시에틸기이고, k는 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In the formula 6 R 6 is a methyl group, R 7 is a cyclo hexa [6.6.1.1 3,6 .1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] hepta-decane-diyl group, R 8 is 1-ethoxy The vinyl monomer which is an ethyl group and k is 0 was synthesize | combined as follows.
<화학식 6><Formula 6>
온도계가 있는 200 ㎖의 3구 플라스크에 염화칼슘이 든 건조 튜브를 조립하고, 실시예 15에서 합성한 비닐 단량체 (화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 헥사시클로[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]헵타데칸디일기이고, R8은 수소이고, k는 0임) 6 g(0.022 mol) 및 비닐에틸에테르 1.30 g(0.022 mol)을 염화메틸렌 60 ㎖와 혼합하고, 혼합물을 빙수로 냉각시켰다.A dry tube containing calcium chloride was assembled into a 200 ml three-necked flask with a thermometer, and the vinyl monomer synthesized in Example 15 (wherein R 6 is a methyl group and R 7 is hexacyclo [6.6.1.1 3,6 . 1 10,13 .0 2,7 .0 9,14] heptadecyl and decane-diyl group, R 8 is hydrogen, k is zero) 6 g (0.022 mol) and vinyl ethyl ether, 1.30 g (0.022 mol) chloride Mix with 60 ml methylene and cool the mixture with ice water.
p-톨루엔술폰산 일수화물 15 ㎎을 첨가하고, 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 반응 생성물을 디에틸에테르 120 ㎖로 희석시키고, 중탄산나트륨의 포화 수용액 80 ㎖, 포화 식염수 80 ㎖ 및 물 150 ㎖로 연속하여 세척하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 탈수시킨 후 여과하였다. 증발기를 사용하여 용매를 제거함으로써 목적 단량체 5.67 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 90 %였다.15 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added and the mixture was stirred for 1 hour. After the reaction was completed, the reaction product was diluted with 120 ml of diethyl ether and washed successively with 80 ml of saturated aqueous solution of sodium bicarbonate, 80 ml of saturated brine and 150 ml of water. The obtained organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and filtered. The solvent was removed using an evaporator to give 5.67 g of the desired monomer. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 90%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 71.22 (72.94)C: 71.22 (72.94)
H: 8.9 (9.07)H: 8.9 (9.07)
괄호 안의 값은 C27H40O5(분자량 444.6100)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 27 H 40 O 5 (molecular weight 444.6100).
IR(㎝-1): 2950, 2872 (νCH), 1720 (νC=O), 1630 (νC=C), 1166 (νC-O). IR (㎝ -1): 2950, 2872 (ν CH), 1720 (ν C = O), 1630 (ν C = C), 1166 (ν CO).
1HNMR (CDCl3, 내부 표준 물질: 테트라메틸실란) ppm: 1.0 - 2.7 (m, 14H), 1.2 (t, 3H), 1.45 (d, 3H), 1.95 (s, 3H), 3.75 (q, 2H), 3.8 - 4.1 (m, 2H), 5.55 (s, 1H), 5.9 (q, 1H), 6.1 (s, 1H). 1 HNMR (CDCl 3 , internal standard: tetramethylsilane) ppm: 1.0-2.7 (m, 14H), 1.2 (t, 3H), 1.45 (d, 3H), 1.95 (s, 3H), 3.75 (q, 2H), 3.8-4.1 (m, 2H), 5.55 (s, 1H), 5.9 (q, 1H), 6.1 (s, 1H).
실시예 26Example 26
화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 옥타시클로[8.8.12,9.14,7.111,18.113,15.0.02,8.012,17]도코산디일기이고, R8은 1-부톡시에틸기이고, k는 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In formula (6), R 6 is a methyl group, R 7 is octacyclo [8.8.1 2,9 .1 4,7 .1 11,18 .1 13,15 .0.0 2,8 .0 12,17 ] docosanediyl group , R 8 is a 1-butoxyethyl group, and k is 0. A vinyl monomer was synthesized as follows.
<화학식 6><Formula 6>
실시예 15의 비닐 단량체 대신에 실시예 16의 비닐 단량체 (화학식 6에서 R6은 메틸기이고, R7은 옥타시클로[8.8.12,9.14,7.111,18.113,15.0.02,8.012,17]도코산디일기이고, R8은 수소이고, k는 0임)를 사용하고, 비닐에틸에테르 대신에 부틸비닐에테르를 사용하여 실시예 25와 마찬가지로 하여 목적 단량체를 합성하였다. 목적 단량체는 점성 액체이며 그 수율은 70 %였다.Instead of the vinyl monomer of Example 15, the vinyl monomer of Example 16 (wherein R 6 is a methyl group and R 7 is octacyclo [8.8.1 2,9 .1 4,7 .1 11,18 .1 13, 15 .0.0 2,8 .0 12,17] docosyl di diary and, R 8 is hydrogen, k by using the zero), and use a vinyl ether instead of the vinyl ethyl ether in like manner as example 25 purpose Monomers were synthesized. The desired monomer was a viscous liquid and the yield was 70%.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 73.98 (75.80)C: 73.98 (75.80)
H: 9.21 (9.35)H: 9.21 (9.35)
괄호 안의 값은 C34H50O5(분자량 538.7660)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 34 H 50 O 5 (molecular weight 538.7660).
실시예 27Example 27
하기 화학식 7에서, R2는 노르보르난기이고, m은 0이고 n은 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In Formula 7, R 2 is a norbornane group, m is 0 and n is 0, a vinyl monomer was synthesized as follows.
실시예 1에서 얻어진 노르보르난디올 모노메타크릴레이트 5.9 g을 피리딘 6 ㎖에 용해시키고, 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 아세트산 무수물 3 ㎖를 첨가하고, 실온에서 15시간 동안 계속 반응시켰다. 얻어진 물질을 빙수 100 ㎖에 붓고, 얻어진 유기층을 에테르 100 ㎖를 사용하여 추출하였다. 얻어진 유기 화합물을 0.5 N 염산, 포화 식염수, 중탄산나트륨의 3 % 수용액, 포화 식염수 및 물로 연속적으로 세척하였다. 에테르층을 MgSO4로 건조시키고 에테르를 증류 제거하였다. 얻어진 물질을 실리카 겔 칼럼에서 헥산과 에틸 아세테이트를 2:1로 조절한 용매를 사용하여 정제함으로써 목적 단량체 5 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체였다.5.9 g of norbornanediol monomethacrylate obtained in Example 1 was dissolved in 6 ml of pyridine, and the solution was cooled to 0 ° C. 3 ml of acetic anhydride was added and reaction continued for 15 hours at room temperature. The obtained material was poured into 100 ml of ice water, and the obtained organic layer was extracted using 100 ml of ether. The obtained organic compound was washed successively with 0.5 N hydrochloric acid, saturated saline, 3% aqueous solution of sodium bicarbonate, saturated saline and water. The ether layer was dried over MgSO 4 and the ether was distilled off. 5 g of the target monomer was obtained by refine | purifying the obtained material using the solvent which adjusted hexane and ethyl acetate to 2: 1 in the silica gel column. The desired monomer was a viscous liquid.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 66.0 (66.12)C: 66.0 (66.12)
H: 8.53 (8.72)H: 8.53 (8.72)
괄호 안의 값은 C14H22O4(분자량 254.3254)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 14 H 22 O 4 (molecular weight 254.3254).
IR(㎝-1): 2880, 2920 (νCH), 1718, 1738 (νC=O), 1634 (νC=C), 1240, 1164 (νC-O). IR (㎝ -1): 2880, 2920 (ν CH), 1718, 1738 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1240, 1164 (ν CO).
실시예 28Example 28
화학식 7에서 R2는 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디일기이고, m은 1이고 n은 1인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In Formula 7, R 2 is a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-diyl group, m is 1, and n is 1, a vinyl monomer was synthesized as follows.
<화학식 7><Formula 7>
실시예 2에서 합성한 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-4,8-디메탄올 모노메타크릴레이트 5.9 g을 피리딘 6 ㎖에 용해시키고, 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 아세트산 무수물 3 ㎖를 첨가하고, 실온에서 15시간 동안 계속 반응시켰다. 얻어진 물질을 빙수 100 ㎖에 붓고, 얻어진 유기층을 에테르 100 ㎖를 사용하여 추출하였다. 얻어진 유기 화합물을 0.5 N 염산, 포화 식염수, 중탄산나트륨의 3 % 수용액 및 포화 식염수로 연속적으로 세척하였다. 에테르층을 MgSO4로 건조시키고 에테르를 증류 제거하였다. 얻어진 물질을 실리카 겔 칼럼에서 헥산과 에틸 아세테이트를 2:1로 조절한 용매를 사용하여 정제함으로써 목적 단량체 5 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체였다.5.9 g of tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-4,8-dimethanol monomethacrylate synthesized in Example 2 was dissolved in 6 ml of pyridine and the solution was cooled to 0 ° C. 3 ml of acetic anhydride was added and reaction continued for 15 hours at room temperature. The obtained material was poured into 100 ml of ice water, and the obtained organic layer was extracted using 100 ml of ether. The obtained organic compound was washed successively with 0.5 N hydrochloric acid, saturated saline, 3% aqueous solution of sodium bicarbonate and saturated saline. The ether layer was dried over MgSO 4 and the ether was distilled off. 5 g of the target monomer was obtained by refine | purifying the obtained material using the solvent which adjusted hexane and ethyl acetate to 2: 1 in the silica gel column. The desired monomer was a viscous liquid.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 69.89 (70.77)C: 69.89 (70.77)
H: 8.58 (9.38)H: 8.58 (9.38)
괄호 안의 값은 C19H30O4(분자량 322.4436)의 계산치이다.The values in parentheses are the calculated C 19 H 30 O 4 (molecular weight 322.4436).
IR(㎝-1): 2880, 2950 (νCH), 1718, 1738 (νC=O), 1634 (νC=C), 1240, 1164 (νC-O). IR (㎝ -1): 2880, 2950 (ν CH), 1718, 1738 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1240, 1164 (ν CO).
실시예 29Example 29
화학식 7에서 R2는 테트라시클로[4.4.0.12,5.07,10]도데칸디일기이고, m은 0이고 n은 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.R 7 in the formula 2 is a tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .0 7,10] dodecanedioic group, m is 0 and n is 0, a vinyl monomer was synthesized as follows.
<화학식 7><Formula 7>
실시예 6에서 합성한 테트라시클로도데칸디올 모노메타크릴레이트 5.9 g을 피리딘 6 ㎖에 용해시키고, 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 아세트산 무수물 3 ㎖를 첨가하고, 실온에서 15시간 동안 계속 반응시켰다. 얻어진 물질을 빙수 100 ㎖에 붓고, 얻어진 유기층을 에테르 100 ㎖를 사용하여 추출하였다. 얻어진 유기 화합물을 0.5 N 염산, 포화 식염수, 중탄산나트륨의 3 % 수용액 및 포화 식염수로 연속적으로 세척하였다. 에테르층을 MgSO4로 건조시키고 에테르를 증류 제거하였다. 얻어진 물질을 실리카 겔 칼럼에서 헥산과 에틸 아세테이트를 2:1로 조절한 용매를 사용하여 정제함으로써 목적 단량체 5 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체였다.5.9 g of tetracyclododecanediol monomethacrylate synthesized in Example 6 was dissolved in 6 ml of pyridine, and the solution was cooled to 0 deg. 3 ml of acetic anhydride was added and reaction continued for 15 hours at room temperature. The obtained material was poured into 100 ml of ice water, and the obtained organic layer was extracted using 100 ml of ether. The obtained organic compound was washed successively with 0.5 N hydrochloric acid, saturated saline, 3% aqueous solution of sodium bicarbonate and saturated saline. The ether layer was dried over MgSO 4 and the ether was distilled off. 5 g of the target monomer was obtained by refine | purifying the obtained material using the solvent which adjusted hexane and ethyl acetate to 2: 1 in the silica gel column. The desired monomer was a viscous liquid.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 70.65 (71.39)C: 70.65 (71.39)
H: 9.23 (9.59)H: 9.23 (9.59)
괄호 안의 값은 C20H32O4(분자량 336.4704)의 계산치이다.Values in parentheses are calculated from C 20 H 32 O 4 (molecular weight 336.4704).
IR(㎝-1): 2880, 2950 (νCH), 1718, 1738 (νC=O), 1634 (νC=C), 1240, 1164 (νC-O). IR (㎝ -1): 2880, 2950 (ν CH), 1718, 1738 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1240, 1164 (ν CO).
실시예 30Example 30
화학식 7에서 R2는 헥사시클로헵타데칸기이고, m은 0이고 n은 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In Formula 7, R 2 is a hexacycloheptadecane group, m is 0, and n is 0. A vinyl monomer was synthesized as follows.
<화학식 7><Formula 7>
실시예 8에서 합성한 헥사시클로헵타데칸디올 모노메타크릴레이트 5.9 g을 피리딘 6 ㎖에 용해시키고, 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 아세트산 무수물 3 ㎖를 첨가하고, 실온에서 15시간 동안 계속 반응시켰다. 얻어진 물질을 빙수 100 ㎖에 붓고, 얻어진 유기층을 에테르 100 ㎖를 사용하여 추출하였다. 얻어진 유기 화합물을 0.5 N 염산, 포화 식염수, 중탄산나트륨의 3 % 수용액 및 포화 식염수로 연속적으로 세척하였다. 에테르층을 MgSO4로 건조시키고 에테르를 증류 제거하였다. 얻어진 물질을 실리카 겔 칼럼에서 헥산과 에틸 아세테이트를 2:1로 조절한 용매를 사용하여 정제함으로써 목적 단량체 5 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체였다.5.9 g of hexacycloheptadecanediol monomethacrylate synthesized in Example 8 was dissolved in 6 ml of pyridine, and the solution was cooled to 0 ° C. 3 ml of acetic anhydride was added and reaction continued for 15 hours at room temperature. The obtained material was poured into 100 ml of ice water, and the obtained organic layer was extracted using 100 ml of ether. The obtained organic compound was washed successively with 0.5 N hydrochloric acid, saturated saline, 3% aqueous solution of sodium bicarbonate and saturated saline. The ether layer was dried over MgSO 4 and the ether was distilled off. 5 g of the target monomer was obtained by refine | purifying the obtained material using the solvent which adjusted hexane and ethyl acetate to 2: 1 in the silica gel column. The desired monomer was a viscous liquid.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 73.21 (74.58)C: 73.21 (74.58)
H: 8.98 (8.87)H: 8.98 (8.87)
괄호 안의 값은 C24H34O4(분자량 386.5302)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 24 H 34 O 4 (molecular weight 386.5302).
IR(㎝-1): 2880, 2950 (νCH), 1718, 1738 (νC=O), 1634 (νC=C), 1240, 1164 (νC-O). IR (㎝ -1): 2880, 2950 (ν CH), 1718, 1738 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1240, 1164 (ν CO).
실시예 31Example 31
화학식 7에서 R2는 옥타시클로도코산기이고, m은 0이고 n은 0인 비닐 단량체를 다음과 같이 합성하였다.In Formula 7, R 2 is an octacyclodocoacid group, m is 0, and n is 0. A vinyl monomer was synthesized as follows.
<화학식 7><Formula 7>
실시예 7에서 합성한 옥타시클로도코산디올 모노메타크릴레이트 5.9 g을 피리딘 6 ㎖에 용해시키고, 용액을 0 ℃로 냉각시켰다. 아세트산 무수물 3 ㎖를 첨가하고, 실온에서 15시간 동안 계속 반응시켰다. 얻어진 물질을 빙수 100 ㎖에 붓고, 얻어진 유기층을 에테르 100 ㎖를 사용하여 추출하였다. 얻어진 유기 화합물을 0.5 N 염산, 포화 식염수, 중탄산나트륨의 3 % 수용액 및 포화 식염수로 연속적으로 세척하였다. 에테르층을 MgSO4로 건조시키고 에테르를 증류 제거하였다. 얻어진 물질을 실리카 겔 칼럼에서 헥산과 에틸 아세테이트를 2:1로 조절한 용매를 사용하여 정제함으로써 목적 단량체 5 g을 얻었다. 목적 단량체는 점성 액체였다.5.9 g of octacyclodocosandiol monomethacrylate synthesized in Example 7 was dissolved in 6 ml of pyridine, and the solution was cooled to 0 deg. 3 ml of acetic anhydride was added and reaction continued for 15 hours at room temperature. The obtained material was poured into 100 ml of ice water, and the obtained organic layer was extracted using 100 ml of ether. The obtained organic compound was washed successively with 0.5 N hydrochloric acid, saturated saline, 3% aqueous solution of sodium bicarbonate and saturated saline. The ether layer was dried over MgSO 4 and the ether was distilled off. 5 g of the target monomer was obtained by refine | purifying the obtained material using the solvent which adjusted hexane and ethyl acetate to 2: 1 in the silica gel column. The desired monomer was a viscous liquid.
원소 분석 결과 (중량%)Elemental analysis results (% by weight)
C: 75.21 (76.95)C: 75.21 (76.95)
H: 8.98 (8.91)H: 8.98 (8.91)
괄호 안의 값은 C29H40O4(분자량 452.6326)의 계산치이다.The values in parentheses are calculated from C 29 H 40 O 4 (molecular weight 452.6326).
IR(㎝-1): 2880, 2950 (νCH), 1718, 1738 (νC=O), 1634 (νC=C), 1240, 1164 (νC-O). IR (㎝ -1): 2880, 2950 (ν CH), 1718, 1738 (ν C = O), 1634 (ν C = C), 1240, 1164 (ν CO).
공중합체Copolymer
실시예 32Example 32
실시예 17의 비닐 단량체, 실시예 11의 비닐 단량체 및 실시예 3의 비닐 단량체를 사용하여, 다음과 같이 공중합체를 합성하였다.Using the vinyl monomer of Example 17, the vinyl monomer of Example 11 and the vinyl monomer of Example 3, a copolymer was synthesized as follows.
100 ㎖의 가지형 플라스크를 준비하고, 3 개의 마개 및 냉각관을 플라스크에 부착하였다. 실시예 17의 비닐 단량체, 실시예 11의 비닐 단량체 및 실시예 3의 비닐 단량체를 0.4 몰:0.4 몰:0.2 몰이 되도록 건조 테트라히드로푸란 50 ㎖에 용해시켰다. 중합 개시제로 작용하는 아조비스이소부티로니트릴 0.164 g (= 1.0 mmol)을 상기 용액에 가하고, 아르곤 기체 분위기에서 3 시간 동안 60 ℃까지 가열하였다. 반응 시스템을 실온까지 식히고, 반응 생성물을 0.5 ℓ의 에테르에 부었다. 침전물을 모으고, 테트라히드로푸란/에테르 중에서 침전 정제를 한 번 더 반복하였다. 공중합체를 침전시키고 여과하였다. 공중합체를 24 시간 동안 40 ℃, 2 ㎜Hg에서 건조시켰다. 목적하는 공중합체 3.5 g을 백색 분말 형태로 수득하였고, 수율은 70 %였다. 공중합체를 시마즈사에서 제조한 모델 LC-9A/SPD-6A 분석기를 사용하여 분석하였고, 분석 칼럼은 쇼와 덴코에서 제조한 GPCKF-80M, 분석 칼럼에는 테트라히드로푸란 용매를 사용하였다. 중량 평균 분자량은 폴리스티렌 환산치로 9000이었다.A 100 ml eggplant flask was prepared and three stoppers and a cold tube were attached to the flask. The vinyl monomer of Example 17, the vinyl monomer of Example 11 and the vinyl monomer of Example 3 were dissolved in 50 ml of dry tetrahydrofuran to 0.4 mol: 0.4 mol: 0.2 mol. 0.164 g (= 1.0 mmol) of azobisisobutyronitrile serving as a polymerization initiator was added to the solution and heated to 60 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere. The reaction system was cooled to room temperature and the reaction product was poured into 0.5 L of ether. The precipitates were collected and the precipitation purification was repeated once more in tetrahydrofuran / ether. The copolymer was precipitated and filtered. The copolymer was dried at 40 ° C., 2 mmHg for 24 hours. 3.5 g of the desired copolymer were obtained in the form of a white powder, yield 70%. The copolymer was analyzed using a model LC-9A / SPD-6A analyzer manufactured by Shimadzu Corporation, GPCKF-80M manufactured by Showa Denko, and tetrahydrofuran solvent were used as the analysis column. The weight average molecular weight was 9000 in polystyrene conversion value.
분석 결과Analysis
IR (㎝-1) : 3350 (νOH), 1720 (νC=O)IR (cm -1 ): 3350 (ν OH ), 1720 (ν C = O )
νC=C에 상응하는 흡수 밴드 사라짐.disappearance band corresponding to ν C = C.
실시예 33 내지 실시예 44Examples 33-44
상술한 실시예 32와 마찬가지 방법으로 표 2에 나타내어진 바와 같은 공중합체를 합성하였다. 표 2에서, 단량체의 비율은 몰로 나타내었다.In the same manner as in Example 32 described above, a copolymer as shown in Table 2 was synthesized. In Table 2, the proportion of monomers is expressed in moles.
실시예 45 내지 실시예 57Examples 45-57
실시예 33 내지 실시예 44의 공중합체 각각 2 g을 디에틸렌글리콜디메틸에테르 10 g에 용해시키고, 용액을 테플론 필터를 사용하여 여과하였다. 테플론 필터의 평균 공경은 0.2 미크론이었다. 여액을 3 인치의 실리콘 기판에 스핀코팅시키고, 60 초 동안 90 ℃의 핫 플레이트 상에서 베이킹하였다. 여액은 0.7 미크론 두께의 박막을 형성하였다.2 g of each of the copolymers of Examples 33 to 44 were dissolved in 10 g of diethylene glycol dimethyl ether, and the solution was filtered using a Teflon filter. The average pore diameter of the Teflon filter was 0.2 micron. The filtrate was spin coated onto a 3 inch silicon substrate and baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. The filtrate formed a 0.7 micron thick thin film.
니찌덴-아네르바사의 모델 DEM451 반응성 이온 에칭 장치를 사용하여, 각각의 박막의 에칭 속도를 측정하였다. 에칭 기체는 압력 5 ㎩, 30 sccm의 CF4이었다. 전력을 100 와트로 조절하였다. 에칭 속도가 하기 표 3에 요약되어 있다.The etching rate of each thin film was measured using a model DEM451 reactive ion etching apparatus manufactured by Nichiden-Anerva. The etching gas was CF 4 at a pressure of 5 kPa and 30 sccm. The power was adjusted to 100 watts. Etch rates are summarized in Table 3 below.
비교를 위해, KrF 엑시머 레이저 리도그래피용 레지스트의 베이스 수지로 많이 사용되는 폴리(p-비닐페놀) 및 분자구조에 다리걸친 고리형 탄화수소기를 함유하지 않는 중합체인 폴리메틸 메타크릴레이트로 된 도포막을 사용했을 때의 결과를 표시하였다.For comparison, a coating film made of poly (p-vinylphenol), which is widely used as a base resin of a KrF excimer laser lithography resist, and polymethyl methacrylate, a polymer containing no cyclic hydrocarbon group bridged in molecular structure, is used. The result at the time of doing was displayed.
표 3으로부터 이해될 바와 같이, 본 발명의 공중합체는 폴리(메틸 메타크릴레이트)에 비하여 에칭 속도가 더 작았다. 상기 공중합체를 폴리(p-비닐페놀)과 비교했을 때에도, 상기 공중합체의 에칭 속도는 폴리비닐페놀의 에칭 속도에 비하여 더 크지 않았다. 따라서, 본 발명에 따른 공중합체는 레지스트 재료로서 충분한 에칭내성을 지닌 것이 밝혀졌다.As will be understood from Table 3, the copolymers of the present invention had a lower etch rate compared to poly (methyl methacrylate). Even when the copolymer was compared with poly (p-vinylphenol), the etching rate of the copolymer was not larger than that of the polyvinylphenol. Thus, it has been found that the copolymer according to the present invention has sufficient etching resistance as a resist material.
화학증폭 레지스트Chemically amplified resist
실시예 58Example 58
하기 조성으로 이루어진 레지스트 재료를 제조하였다. 이하의 실험은 황색 램프하에서 행하였다.A resist material consisting of the following composition was prepared. The following experiment was carried out under a yellow lamp.
(a) 중합체: 실시예 32 … 0.950 g(a) a polymer: Example 32. 0.950 g
(b) 광산 발생제: 화학식 4로 표현되는 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트 … 0.050 g(b) photoacid generator: cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate represented by the formula (4). 0.050 g
(c) 용매: 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 … 4.000 g(c) solvent: propylene glycol monomethyl ether acetate; 4.000 g
중합체 및 광산 발생제를 용매에 용해시키고, 용액을 0.2 미크론의 테플론 필터를 사용하여 여과하여 화학증폭 레지스트를 수득하였다.The polymer and photoacid generator were dissolved in a solvent and the solution was filtered using a 0.2 micron Teflon filter to obtain a chemically amplified resist.
이 화학증폭 레지스트를 3 인치 실리콘 웨이퍼 상에 스핀코팅시키고, 60 초 동안 80 ℃의 핫 플레이트 상에서 베이킹하였다. 화학증폭 레지스트 필름의 두께는 0.7 미크론이었다. 얻어진 막의 투과율의 노출광 파장에 대한 의존도를 자외선-가시광선 분광측광 검출기를 사용하여 측정하였다. 193.4 ㎚ 파장의 빛에 대한 투과율은 71 %로, 단층 화학증폭 레지스트로서 충분한 투명성을 보이는 것이 확인되었다.This chemically amplified resist was spin coated onto a 3 inch silicon wafer and baked on a hot plate at 80 ° C. for 60 seconds. The thickness of the chemically amplified resist film was 0.7 micron. The dependence of the transmittance | permeability of the obtained film | membrane on the exposure light wavelength was measured using the ultraviolet-visible-spectrophotometry detector. It was confirmed that the transmittance for light having a wavelength of 193.4 nm was 71%, showing sufficient transparency as a single layer chemically amplified resist.
실시예 59Example 59
실시예 58에 나타낸 화학증폭 레지스트 필름을 ArF 축소 노광기에 넣고, 화학증폭 레지스트 필름을 노광시켜 라인-스페이스 패턴의 잠상을 형성하였다. 개구수는 0.55 이었고, σ는 0.7 이었다. 노광 후에, 화학증폭 레지스트 필름을 60 초 동안 90 ℃의 핫 플레이트 상에서 베이킹하고, 60 초 동안 실온에서 알칼리성 현상액 중에 담가 잠상을 현상하였다. 알칼리성 현상액은 2.3 중량부의 테트라메틸-암모늄 하이드록사이드를 함유하였다. 이어서 화학증폭 레지스트 필름을 60 초 동안 순수로 세정하여 화학증폭 레지스트의 노광된 부분을 현상액에 용해시켜 제거하여 포지티브 패턴을 얻었다. 이 실험에서, 노광 에너지가 15 mJ/㎠일 때 0.20 미크론의 라인-스페이스 해상성이 얻어졌다. 히타치사의 모델 SE-4100 주사 전자 현미경을 사용하여 라인-스페이스 패턴을 관찰한 결과, 현상 잔류물이 없고 웨이퍼로부터의 패턴의 박리가 없음을 확인하였다.The chemically amplified resist film shown in Example 58 was placed in an ArF reduction exposure machine, and the chemically amplified resist film was exposed to form a latent image of a line-space pattern. The numerical aperture was 0.55 and sigma was 0.7. After exposure, the chemically amplified resist film was baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds and soaked in an alkaline developer at room temperature for 60 seconds to develop a latent image. The alkaline developer contained 2.3 parts by weight of tetramethyl-ammonium hydroxide. The chemically amplified resist film was then washed with pure water for 60 seconds and the exposed portion of the chemically amplified resist was dissolved in and removed from the developer to obtain a positive pattern. In this experiment, 0.20 micron line-space resolution was obtained when the exposure energy was 15 mJ / cm 2. The line-space pattern was observed using Hitachi's Model SE-4100 scanning electron microscope, and found no developer residue and no delamination of the pattern from the wafer.
실시예 60 내지 실시예 69Examples 60-69
실시예 58과 마찬가지로 화학증폭 레지스트 용액을 제조하여 실시예 59와 마찬가지로 하여 노광실험을 행하였다. 그 결과를 하기 표 4에 요약하였다.A chemically amplified resist solution was prepared in the same manner as in Example 58, and the exposure experiment was conducted in the same manner as in Example 59. The results are summarized in Table 4 below.
실시예 70Example 70
하기 조성으로 이루어진 레지스트 재료를 제조하였다. 이하의 실험은 황색 램프하에서 행하였다.A resist material consisting of the following composition was prepared. The following experiment was carried out under a yellow lamp.
(a) 중합체: 실시예 43 … 0.87 g(a) a polymer: Example 43. 0.87 g
(b) 광산 발생제: 화학식 4로 표현되는 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트 … 0.03 g(b) photoacid generator: cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate represented by the formula (4). 0.03 g
(c) 가교결합제: 헥사메톡시메틸올멜라민 … 0.1 g(c) crosslinker: hexamethoxymethylolmelamine... 0.1 g
(d) 용매: 시클로헥사논 … 5.67 g(d) solvent: cyclohexanone... 5.67 g
중합체, 광산 발생제 및 가교결합제를 용매에 용해시키고, 용액을 직경 0.2 미크론의 테플론 필터를 사용하여 여과하였다. 이렇게 수득된 화학증폭 네가티브 레지스트를 실시예 58에서와 마찬가지 방식으로 3 인치 실리콘 웨이퍼 상에 스핀코팅하고, 120℃, 60초 동안 핫 플레이트 상에서 베이킹하였다. 화학증폭 네가티브 레지스트 필름의 두께는 0.5 미크론이었다.The polymer, photoacid generator and crosslinker were dissolved in the solvent and the solution was filtered using a 0.2 micron Teflon filter. The chemically amplified negative resist thus obtained was spin coated onto a 3 inch silicon wafer in the same manner as in Example 58 and baked on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. The thickness of the chemically amplified negative resist film was 0.5 micron.
계속하여, 실시예 59와 마찬가지로 화학증폭 네가티브 레지스트 필름을 ArF 축소 노광기에 넣고, 화학증폭 레지스트 필름을 노광시켜 라인-스페이스 패턴의 잠상을 형성하였다. 개구수는 0.55 이었고, σ는 0.7 이었다. 잠상을 현상한 결과 레지스트막의 노광된 부분이 불용화되고 미노광 부분만이 현상액에 용해 제거되어 네가티브 레지스트 패턴이 얻어졌다. 이 실험에서, 노광 에너지가 6 mJ/㎠일 때 0.30 미크론의 라인-스페이스 해상성이 얻어졌다. 주사 전자 현미경을 사용하여 라인-스페이스 패턴을 관찰한 결과, 현상 잔류물이 없으며 웨이퍼로부터의 패턴의 박리가 없음을 확인하였다.Subsequently, a chemically amplified negative resist film was placed in an ArF reduction exposure machine as in Example 59, and the chemically amplified resist film was exposed to form a latent image of a line-space pattern. The numerical aperture was 0.55 and sigma was 0.7. As a result of developing the latent image, the exposed portion of the resist film was insolubilized and only the unexposed portion was dissolved in and removed from the developer to obtain a negative resist pattern. In this experiment, 0.30 micron line-space resolution was obtained when the exposure energy was 6 mJ / cm 2. Observation of the line-space pattern using a scanning electron microscope confirmed that there was no developing residue and there was no delamination of the pattern from the wafer.
실시예 71Example 71
실시예 70과 마찬가지로 하되 실시예 44의 중합체를 사용하고, 실시예 58과 동일한 방식으로 레지스트를 실리콘 웨이퍼 상에 스핀코팅시키고 60초 동안 115 ℃에서 핫 플레이트 위에서 베이킹하여 0.5 미크론 두께의 화학증폭 레지스트 박막을 형성시켰다. 다시 실시예 59와 마찬가지로 ArF 축소 노광기를 사용하여 노광, 현상하였다. 그 결과 네가티브 레지스트 패턴이 얻어졌다. 이 실험에서, 노광 에너지가 9.5 mJ/㎠일 때 0.20 미크론의 라인-스페이스 해상성이 얻어졌다. 주사 전자 현미경을 통하여 라인-스페이스 패턴을 관찰한 결과, 현상 잔류물이 없고 웨이퍼로부터의 패턴의 박리가 없음을 확인하였다.A thin film of 0.5 micron thick chemically amplified resist using the polymer of Example 44, using the polymer of Example 44, and spincoating the resist onto a silicon wafer in the same manner as Example 58 and baking on a hot plate at 115 ° C. for 60 seconds. Was formed. Again, it developed and exposed using the ArF reduction exposure machine similarly to Example 59. As a result, a negative resist pattern was obtained. In this experiment, 0.20 micron line-space resolution was obtained when the exposure energy was 9.5 mJ / cm 2. Observation of the line-space pattern through a scanning electron microscope confirmed that there was no developing residue and no peeling of the pattern from the wafer.
실시예 72 내지 실시예 83Examples 72-83
실시예 33 내지 44에서 얻어진 중합체를 사용하여 실시예 45와 동일한 방법으로 실리콘 웨이퍼 상에 도포하여 박막을 얻었다. 또한, 참조시료로 스미또모 화학 공업주식회사에서 제조한 제품 번호 "PFI-15A"인 i-선용 노볼락 레지스트 및 폴리(카르복시테트라시클로도데센 메타크릴레이트) (실시예 13의 단량체를 실시예 32와 마찬가지로 건조 테트라히드로푸란에 용해시키고 아조비스이소부티로니트릴을 가하여 아르곤 분위기에서 가열하여 중합시킴)를 합성하고 마찬가지로 박막을 형성시켰다.The polymers obtained in Examples 33 to 44 were used to apply a thin film to a silicon wafer in the same manner as in Example 45. In addition, i-line novolak resist and poly (carboxytetracyclododecene methacrylate) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., product number "PFI-15A" as reference samples (the monomers of Example 13 Similarly, it was dissolved in dry tetrahydrofuran, and azobisisobutyronitrile was added thereto and heated in an argon atmosphere to polymerize).
그 후 얻어진 막의 순수 및 메틸렌요오다이드에 대한 접촉각을 측정하였다. 측정에는 교와 가이멘 가가꾸(共和界面科學)주식회사에서 제조한 CA-X형 접촉각 측정기를 사용하였다. 얻어진 값을 바탕으로 문헌[H. Yanazawa 등, Colloids and Surfaces, vol. 9, pages 133-145, 1984]에서 제시된 영 및 오웬스의 방정식 (Young-Owens equation)을 이용하여 중합체의 기판 밀착성의 지표가 되는 부착력을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 5에 요약하였다.Thereafter, the contact angles with respect to pure water and methylene iodide of the obtained membrane were measured. For measurement, a CA-X type contact angle measuring instrument manufactured by Kyowa Kaimen Kagaku Co., Ltd. was used. Based on the values obtained, see H. Yanazawa et al., Colloids and Surfaces, vol. 9, pages 133-145, 1984, using the Young-Owens equation to evaluate the adhesion as an indicator of substrate adhesion of the polymer. The results are summarized in Table 5 below.
표 5로부터, 실시예 33 내지 실시예 44의 중합체는 i-선 노광용 레지스트보다 큰 접착력을 보이므로 기판에 대해 충분한 접착력을 갖고 있음이 분명하다. 또한, 어느 중합체도 폴리(카르복시테트라시클로도데센 메타크릴레이트) (화학식 2의 x 및 z가 모두 0인 경우)보다는 큰 접착력을 나타내어 x에 해당하는 단량체 단위 (화학식 1)을 도입함으로써 레지스트의 기판에 대한 접착력이 비약적으로 커지는 것이 명확해진다.From Table 5, it is evident that the polymers of Examples 33-44 exhibited greater adhesion than the resist for i-ray exposure and therefore had sufficient adhesion to the substrate. In addition, neither polymer exhibits greater adhesion than poly (carboxytetracyclododecene methacrylate) (when both x and z in Formula 2 are 0), thereby introducing a substrate of the resist by introducing a monomer unit corresponding to x (Formula 1). It becomes clear that the adhesive force to is greatly increased.
실시예 84Example 84
화학식 2에서 R1및 R3각각이 수소이고, m이 0이고, n이 0 이며, R2는 트리시클로데칸디일기이며, R4는 수소이고, i는 0 이며, R5는 테트라시클로도데칸디일기이고 z가 0인 경우, x를 0에서 1까지 변화시켰을 때 알칼리성 현상액에 대한 레지스트의 용해속도를 측정하였다. 알칼리성 현상액으로는 2.38 %의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 수용액을 사용하였다. 측정결과를 도 1에 도시하였다. x가 0에서 0.75까지 변화되었을 때, 용해속도는 0.7 미크론/초에서 4 미크론/초로 변하여 레지스트로서 충분한 속도로 용해됨을 보여주었다. 그러나, x가 0.8까지 증가하면 용해속도는 3 ×10-5미크론/초까지 저하되었다. 따라서, 본 발명에 따른 화학증폭 레지스트는 x가 적당한 값을 취할 때 (이 실시예의 경우 0.75) 용해 거동에서 역치를 갖는다는 특이한 거동을 보인다. 이와 같이 x는 용해거동을 감안하여 그 범위를 설정할 수 있다. 또, 이러한 역치를 이용하면 본 발명의 화학증폭 레지스트 중의 산분해성 극성 변환기 (화학식 2에서의 R8) 또는 가교성 화합물의 반응에 기인하는 약간의 용해성의 변화가 본 발명의 화학증폭 레지스트 조성물 전체의 용해성을 급격히 변환시키기 쉽다는 것이 명백해진다. 나아가, 본 발명의 화학증폭 레지스트 조성물을 사용함으로써 약간의 활성 광선 에너지량에서 극히 고해상도의 패턴이 쉽게 얻어진다는 것이 명백해진다.In formula (2), each of R 1 and R 3 is hydrogen, m is 0, n is 0, R 2 is a tricyclodecanediyl group, R 4 is hydrogen, i is 0, and R 5 is tetracyclodode When the candiyl group was z and 0, the dissolution rate of the resist in the alkaline developer was measured when x was changed from 0 to 1. As an alkaline developer, 2.38% of tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used. The measurement results are shown in FIG. When x changed from 0 to 0.75, the dissolution rate varied from 0.7 microns / second to 4 microns / second showing that it dissolves at a sufficient rate as a resist. However, as x increased to 0.8, the dissolution rate decreased to 3 × 10 −5 microns / sec. Thus, the chemically amplified resist according to the present invention exhibits an unusual behavior of having a threshold in dissolution behavior when x takes an appropriate value (0.75 in this example). In this way, x can be set in consideration of the dissolution behavior. In addition, using these thresholds, slight changes in solubility resulting from the reaction of the acid-degradable polar converter (R 8 in Formula 2) or the crosslinkable compound in the chemically amplified resist of the present invention can be applied to the entire chemically amplified resist composition of the present invention. It becomes clear that the solubility is easy to change drastically. Furthermore, it becomes apparent that by using the chemically amplified resist composition of the present invention, extremely high resolution patterns are easily obtained at a small amount of active light energy.
패턴 전사 공정Pattern transfer process
본 발명에 따른 화학증폭 레지스트를 사용하여, 다음과 같이 패턴을 화학증폭 레지스트 마스크로 전사한다. 먼저, 화학증폭 레지스트를 반도체 웨이퍼 (1)과 같은 고상 구조체 상에 스핀코팅시켜 도 2에 도시된 바와 같이 액상 화학증폭 레지스트층 (2)를 형성한다.Using the chemically amplified resist according to the present invention, the pattern is transferred to a chemically amplified resist mask as follows. First, the chemically amplified resist is spin coated onto a solid structure such as the semiconductor wafer 1 to form a liquid chemically amplified resist layer 2 as shown in FIG.
반도체 웨이퍼 (1)을 핫 플레이트 (3) 상에 놓고, 화학증폭 레지스트층을 도 3에 도시된 바와 같이 베이킹한다. 그러면 용매가 증발되어 반도체 웨이퍼 (1)은 화학증폭 레지스트층 (4)로 덮힌다.The semiconductor wafer 1 is placed on the hot plate 3, and the chemically amplified resist layer is baked as shown in FIG. The solvent is then evaporated so that the semiconductor wafer 1 is covered with the chemically amplified resist layer 4.
반도체 웨이퍼 (1)을 노광기 (5) 내에 넣고, ArF 엑시머 레이저광을 레이저 광원 (5a)로부터 조사한다. 엑시머 레이저 광이 망선 (5b)를 통과하고, 상 전달광이 도 4에 도시된 바와 같이 화학증폭 레지스트층 (4) 상으로 입사된다. 그리하여, 화학증폭 레지스트층 (4)에 잠상이 형성되었다.The semiconductor wafer 1 is placed in the exposure machine 5 and the ArF excimer laser light is irradiated from the laser light source 5a. The excimer laser light passes through the reticle 5b, and the phase transfer light is incident on the chemically amplified resist layer 4 as shown in FIG. Thus, a latent image was formed in the chemically amplified resist layer 4.
화학증폭 레지스트층 (4)를 도 5에 도시된 바와 같이 후-베이킹시킨다. 이 때, 후-베이킹을 위하여 핫 플레이트를 사용한다. 그러나, 후-베이킹을 위하여 적외선 오븐과 같은 또 다른 가열기를 사용할 수 있다.The chemically amplified resist layer 4 is post-baked as shown in FIG. 5. At this time, a hot plate is used for post-baking. However, another heater such as an infrared oven can be used for post-baking.
알칼리성 현상액을 사용하여 잠상을 현상한다. 이 때, 반도체 웨이퍼 (1)을 스프레이 노즐 (7) 아래로 운반하고, 알칼리성 용액을 도 6에 도시된 바와 같이 화학증폭 레지스트층(4) 상에 분무한다. 그러나, 다른 현상 장치를 사용할 수도 있다. 알칼리성 현상액은 화학증폭 레지스트층을 부분적으로 용해시켜 도 7에 도시된 바와 같이 반도체 웨이퍼(1) 상에 마스크층 (8)이 남아있게 된다.The latent image is developed using an alkaline developer. At this time, the semiconductor wafer 1 is transported under the spray nozzle 7, and the alkaline solution is sprayed onto the chemically amplified resist layer 4 as shown in FIG. However, other developing devices may be used. The alkaline developer partially dissolves the chemically amplified resist layer so that the mask layer 8 remains on the semiconductor wafer 1 as shown in FIG.
본 발명에 따른 신규한 단량체를 중합시켜 얻어지는 중합체를 함유한 화학증폭 레지스트는 248 nm 이하의 원자외선 영역에 대해 높은 투명성을 지니며, 원자외선 노광광에 대해 높은 감도, 해상도를 나타낸다. 따라서, 248 nm 이하의 원자외선인 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하는 포토레지스트에 가장 적합한 것이다. 또한, 본 발명의 화학증폭 레지스트를 사용함으로써 반도체 소자의 제조에 필요한 미세 패턴 형성이 가능하다.Chemically amplified resists containing polymers obtained by polymerizing the novel monomers according to the present invention have high transparency for far-ultraviolet regions of 248 nm or less, and exhibit high sensitivity and resolution for far-ultraviolet exposure light. Therefore, it is most suitable for the photoresist which uses the ArF excimer laser which is far ultraviolet rays below 248 nm as exposure light. In addition, by using the chemically amplified resist of the present invention, it is possible to form a fine pattern required for manufacturing a semiconductor device.
본 발명의 특정 실시양태를 나타내고 설명하였으나, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.While particular embodiments of the present invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
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