WO2020166580A1 - ポリマーの製造方法 - Google Patents

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WO2020166580A1
WO2020166580A1 PCT/JP2020/005232 JP2020005232W WO2020166580A1 WO 2020166580 A1 WO2020166580 A1 WO 2020166580A1 JP 2020005232 W JP2020005232 W JP 2020005232W WO 2020166580 A1 WO2020166580 A1 WO 2020166580A1
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methyl
carbon atoms
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悠太朗 津田
大希 山口
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日産化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polymer by reacting an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule with a reactive compound having two or more functional groups that react with the epoxy group in the molecule.
  • the molecular weight of a polymer greatly affects the physical properties, so controlling the molecular weight can be said to be a common issue in polymer production.
  • a method as described in Non-Patent Document 1 is used as a general method.
  • a method for suppressing the increase in the molecular weight there is generally a method of greatly shifting the equivalent ratio of the diepoxy monomer and the reactive monomer from 1:1 (for example, 1:1.2 etc.).
  • the increase in the molecular weight can be suppressed, it cannot be stabilized at the desired molecular weight, and since the monomer charged in excess remains in the system, a purification step for removing the residual monomer is essential, and from the viewpoint of productivity. Not preferable.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a reaction between an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule and a reactive compound having two or more functional groups that react with the epoxy groups in the molecule. It is an object of the present invention to provide a method for producing a polymer, which can be accurately controlled to a target molecular weight without being continuously increased in the system and can be stabilized at the molecular weight.
  • the present inventors have found that an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule and a reaction having two or more functional groups reactive with the epoxy group in the molecule.
  • the molecular weight of the reaction system does not increase continuously.
  • the present invention has been completed by finding a method capable of controlling the target molecular weight with high precision and stabilizing the molecular weight.
  • the present invention provides the following method for producing a polymer.
  • A an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule
  • B a reactive compound having two or more functional groups that react with the epoxy group in the molecule
  • C a polymerization catalyst
  • D A method for producing a polymer, which comprises reacting in the presence of a cocatalyst.
  • the method for producing a polymer according to 2 wherein the Group 15 element of the component (C) is nitrogen or phosphorus. 4.
  • the substituent in the Group 15 element structure of the component (C) is at least one selected from an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms 2 Alternatively, the method for producing the polymer according to 3). 5.
  • the counter anion in the onium salt has a halide ion, a nitrate ion, a sulfate ion, an acetate ion, a formate ion, a hydroxide ion, and a sulfonic acid having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • the substituent in the Group 15 element structure of the component (D) is at least one selected from an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • the method for producing a polymer according to any one of 8 to 8. 10. The method for producing a polymer according to any one of 1 to 9, wherein the component (A) is one kind or two or more kinds selected from a diepoxy compound, a triepoxy compound, a tetraepoxy compound and a polymer having an epoxy group. 11.
  • the functional group of the component (B) is a hydroxyl group, formyl group, carboxy group, amino group, imino group, azo group, azido group, thiol group, sulfo group, amide group, imide group, thiocarboxy group, dithiocarboxy group, phosphorus.
  • the mixing ratio (molar ratio) of the component (C) and the component (D) is 0.1:1.0 to 1.0:0.1, and the total amount of the component (C) and the component (D) is The method for producing a polymer according to any one of 1 to 12, which is 0.0001 to 0.5 mol per 1 mol of the component (A). 14.
  • ethylene glycol monomethyl ether ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol Monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, 4-methyl-2-pentanol, methyl 2-hydroxyisobutyrate, 2-hydroxyiso Ethyl butyrate, ethyl ethoxyacetate, 2-hydroxyethyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-me
  • the weight average molecular weight of a target polymer can be easily controlled, and a polymer having a desired weight average molecular weight can be produced with good reproducibility.
  • the method for producing a polymer according to the present invention comprises (A) an epoxy compound having two or more epoxy groups in a molecule, and (B) a reactive compound having two or more functional groups that react with an epoxy group in a molecule. , (C) polymerization catalyst and (D) cocatalyst are allowed to react in the coexistence.
  • the epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule (A) is a diepoxy compound, a triepoxy compound, a tetraepoxy compound and an epoxy compound in view of controlling the weight average molecular weight of the obtained polymer with high accuracy.
  • Polymers having groups are preferred, diepoxy compounds and triespoxy compounds are more preferred, diepoxy compounds are even more preferred.
  • a weight average molecular weight is a polystyrene conversion value by gel permeation chromatography (GPC) measurement.
  • Preferred compounds as the diepoxy compound, the triepoxy compound and the tetraepoxy compound as the component (A) include, for example, compounds represented by the following formulas (A1) to (A9).
  • E 1 is a group represented by the following formula (a-1).
  • m1 is an integer of 0 to 4
  • m2 is 0 or 1
  • m3 is 0 or 1
  • m4 is 1 or 2.
  • m3 is 1, m1 and m2 are not 0 at the same time.
  • R 1a and R 2a each independently represent a hydrogen atom, an oxygen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be interrupted by a sulfur atom, an oxygen atom or sulfur.
  • R 3a is a hydrogen atom, an oxygen atom, or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be interrupted by a sulfur atom, and an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms which may be interrupted by an oxygen atom or a sulfur atom.
  • It may be substituted with at least one monovalent group selected from a group, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, and an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group.
  • Cyclobutyl group 1-methyl-cyclopropyl group, 2-methyl-cyclopropyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3-methyl-n-butyl group Group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, cyclopentyl group, 1-methyl -Cyclobutyl group, 2-methyl-cyclobutyl group, 3-methyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclopropyl group, 2,3-dimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-cyclopropyl group, 2-ethyl- Cyclopropyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group,
  • alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms examples include ethenyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-methyl-1-ethenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 2- Methyl-1-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-ethylethenyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3 -Pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-n-propylethenyl group, 1-methyl-1-butenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 1-methyl-3-butenyl group, 2-ethyl-2 -Propenyl group, 2-methyl-1-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-3-butenyl group, 3-methyl-1-butenyl group, 3-methyl-2-buten
  • alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms examples include ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 4-methyl-1-pentynyl group, and 3 -Methyl-1-pentynyl group and the like.
  • the phrase "may be interrupted by an oxygen atom or a sulfur atom” means, for example, that the carbon atom in the saturated carbon chain of the above alkyl group, alkenyl group and alkynyl group is replaced by an oxygen atom or a sulfur atom. Point to.
  • an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group when any carbon atom is replaced by an oxygen atom, it means that it contains an ether bond, and when any carbon atom is replaced by a sulfur atom, it is a thioether bond. Will be included.
  • the halogen atom includes fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms.
  • alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms examples include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group and n-pentoxy group.
  • alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms examples include ethylthio group, butylthio group, and hexylthio group.
  • R 4a's each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and —W— is a single bond, It represents —CH 2 —, —C(CH 3 ) 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —CO—, —O—, —S— or —SO 2 —.
  • n1 represents an integer of 2 to 4.
  • n2 represents an integer of 2 to 4.
  • n3 and n4 each independently represent an integer of 0 to 4, and n3+n4 is 2 to 4.
  • n5 represents an integer of 2 to 4.
  • n6 and n7 each independently represent an integer of 0 to 4, and n6+n7 is 2 to 4.
  • n8 to n11 each independently represent an integer of 0 to 4, and n8+n9+n10+n11 is 2 to 4.
  • E 2 is a group represented by the following formula (a-2).
  • m5 is an integer of 0 to 4, m6 is 0 or 1, m7 is 0 or 1, and m8 is 1 or 2.
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms include the same ones as described above.
  • the epoxy compounds represented by the formulas (A3) and (A4) are preferable from the viewpoint of accurately controlling the molecular weight of the obtained polymer, and the epoxy compounds represented by the following are more preferable. It can be preferably used.
  • R 3a′ is a hydrogen atom, an oxygen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be interrupted by a sulfur atom, an oxygen atom or a sulfur atom.
  • epoxy compounds represented by the above formulas (A1) to (A9) include, but are not limited to, the following compounds.
  • Examples of the polymer having an epoxy group include polymers having repeating units represented by the following formulas (A10-1) to (A10-12).
  • component (A) examples include epoxy compounds represented by the following formulas (A11-1) to (A11-2).
  • the reactive compound having two or more functional groups capable of reacting with an epoxy group in the molecule is a functional group capable of reacting with an epoxy group in the molecule in view of controlling the weight average molecular weight of the obtained polymer with high accuracy.
  • a compound having two or more groups is preferable, and a compound having two to three groups is more preferable.
  • Examples of the functional group include a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an amino group, an imino group, an azo group, an azyl group, a thiol group, a sulfo group, an amide group, an imide group, a thiocarboxy group, a dithiocarboxy group, and a phosphoric acid.
  • a hydroxyl group, a carboxy group, an amino group, an imide group and an amide group are preferred.
  • component (B) include the following compounds, but are not limited to these.
  • the blending amount of the component (B) is set as an equivalent ratio between the epoxy group of the component (A) and the functional group of the component (B).
  • the (C) polymerization catalyst is a component added as a catalyst for the reaction between the above-mentioned (A) component and (B) component.
  • the component (C) in combination with the below-mentioned (D) cocatalyst the molecular weight of the polymer in the reaction system can be controlled and stabilized to an appropriate molecular weight without continuously increasing. ..
  • the component (C) is preferably an onium salt having one or more quaternary Group 15 element structure in consideration of controlling the weight average molecular weight of the obtained polymer with high accuracy.
  • the number of quaternary group 15 element structures is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
  • the Group 15 element includes nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony and bismuth, with nitrogen and phosphorus being preferred.
  • Examples of the substituent in the Group 15 element structure include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 20 carbon atoms examples include n-undecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl and n-hexadecyl, in addition to the groups exemplified as the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. , N-heptadecyl, n-octadecyl, n-nonadecyl, n-eicosanyl group and the like. In the present invention, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable.
  • aryl group having 6 to 20 carbon atoms examples include phenyl group, tolyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-phenanthryl group and 2-phenanthryl group. Group, 3-phenanthryl group, 4-phenanthryl group, 9-phenanthryl group and the like. In the present invention, a phenyl group is preferred.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include benzyl group, p-methylphenylmethyl group, m-methylphenylmethyl group, o-ethylphenylmethyl group, m-ethylphenylmethyl group, p-ethylphenylmethyl group, 2 -Propylphenylmethyl group, 4-isopropylphenylmethyl group, 4-isobutylphenylmethyl group, ⁇ -naphthylmethyl group and the like can be mentioned.
  • a benzyl group is preferred.
  • the counter anion in the onium salt has a halide ion, a nitrate ion, a sulfate ion, an acetate ion, a formate ion, a hydroxide ion, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Examples thereof include sulfonate ion.
  • the halide ion include fluoride ion, chloride ion, bromide ion and iodide ion. In the present invention, halide ions are preferred.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and the aryl group having 6 to 20 carbon atoms are the same as above.
  • sulfonate ion examples include methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and benzenesulfonic acid.
  • Suitable examples of the component (C) include onium salts represented by the following formula (C1).
  • G represents a Group 15 element
  • R 1c independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • X c ⁇ represents a halide ion, a nitrate ion, a sulfate ion, an acetate ion, a formate ion, a hydroxide ion, or a sulfone having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Represents an acid ion.
  • the Group 15 element, the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the aryl group having 6 to 20 carbon atoms, the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, the halide ion and the sulfonate ion are the same as above.
  • the component (C) is preferably a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt, more preferably a quaternary phosphonium salt.
  • Examples of the quaternary ammonium salt include tetramethylammonium fluoride, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium sulfate, tetramethylammonium acetate, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide.
  • Examples of the quaternary phosphonium salt include methyltriphenylphosphonium bromide, ethyltriphenylphosphonium bromide, butyltriphenylphosphonium bromide, hexyltriphenylphosphonium bromide, tetrabutylphosphonium bromide, benzyltriphenylphosphonium bromide, methyltriphenylphosphonium chloride.
  • ethyltriphenylphosphonium bromide and tetrabutylphosphonium bromide can be preferably used.
  • the blending amount of the component (C) is not particularly limited as long as it is an amount that allows the reaction to proceed, but in consideration of appropriately controlling the polymerization reaction of the polymer, with respect to 1 mol of the component (A),
  • the amount is preferably 0.0001 to 0.5 mol, more preferably 0.0005 to 0.1 mol, still more preferably 0.001 to 0.05 mol.
  • the co-catalyst (D) is a component used in combination with the component (C), and when used in combination with the component (C), the molecular weight of the polymer in the reaction system does not increase continuously, and the co-catalyst has an appropriate molecular weight. It can be controlled and stabilized.
  • the component (D) is a compound having a primary to tertiary group 15 element structure and a group 15 element in the aromatic ring in view of controlling the weight average molecular weight of the obtained polymer with high accuracy.
  • a heteroaryl compound containing the compound is preferable, and a compound having a tertiary Group 15 element structure and a heteroaryl compound containing a Group 15 element in the aromatic ring are more preferable.
  • the Group 15 element include nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth, and nitrogen and phosphorus are preferable.
  • the substituent in the Group 15 element structure include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 20 carbon atoms the same groups as those exemplified above can be mentioned.
  • an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
  • aryl group having 6 to 20 carbon atoms the same as those exemplified above can be mentioned.
  • a phenyl group is preferred.
  • aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms the same groups as those exemplified above can be mentioned.
  • a benzyl group is preferred.
  • component (D) include compounds represented by the following formula (D1) or (D2).
  • G 1d represents a Group 15 element
  • R 1d independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • R 2d represents a hydrogen atom or a dialkylamino group in which each alkyl group is independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include the same groups as those exemplified above.
  • an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms are the same as those exemplified above.
  • a phenyl group is preferred.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include the same groups as those exemplified above.
  • a benzyl group is preferred.
  • examples of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms include those similar to the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms presented for the above alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
  • Preferred embodiments of the compound represented by the formula (D2) include those represented by the following formula (D2').
  • component (D) examples include pyridine, N,N-dimethyl-4-aminopyridine, tributylphosphine and triphenylphosphine.
  • the blending amount of the component (D) is not particularly limited as long as it is an amount that allows the reaction to proceed, but in consideration of appropriately controlling the polymerization reaction of the polymer, with respect to 1 mol of the component (A),
  • the amount is preferably 0.0001 to 0.5 mol, more preferably 0.0005 to 0.2 mol, still more preferably 0.001 to 0.1 mol.
  • the total amount of the component (C) and the component (D) is preferably 0.0002 to 0.5 mol, and more preferably 0.001 to 0.2 mol, relative to 1 mol of the component (A).
  • the compounding ratio (molar ratio) of the (C) polymerization catalyst and the (D) cocatalyst is 0.1:1.0 to 1.0: considering that the weight average molecular weight of the obtained polymer is accurately controlled. 0.1 is preferable, and 0.3:1.0 to 1.0:0.3 is more preferable.
  • a known organic solvent can be used.
  • any solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve the above compound or a reaction product thereof and does not affect the polymerization reaction.
  • Specific examples thereof include, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, 4-methyl-2-pentanol, methyl 2-hydroxy
  • propylene glycol monomethyl ether propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, butyl lactate, and cyclohexanone are preferable, and propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate are more preferable.
  • These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the organic solvent used is preferably 0.1 to 100 times the mass of the component (A), preferably 0.5 to 20 mass, in view of controlling the weight average molecular weight of the obtained polymer with high accuracy. Double is more preferable.
  • the reaction temperature is preferably 25 to 200° C., more preferably 50 to 150° C., and 80 in view of allowing the reaction to proceed efficiently and controlling the weight average molecular weight of the obtained polymer with high accuracy. Even more preferably, the temperature is 150°C. In addition, reflux may be performed during heating.
  • the reaction time cannot be specified unconditionally because it depends on the reaction temperature and the reactivity of the raw materials, but it is usually about 1 to 30 hours, and when the reaction temperature is 100 to 130°C, it is about 1 to 15 hours. is there.
  • the weight average molecular weight Mw of the polymer obtained by the method for producing a polymer of the present invention is 500 to 100,000. However, the increase in the molecular weight reaches a peak after a lapse of a certain time from the start of the reaction, and thereafter, the purpose is increased. It stabilizes near the molecular weight (generally within ⁇ 300).
  • the weight average molecular weight Mw is a polystyrene conversion value measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the weight average molecular weight of the obtained polymer can be accurately controlled, and a polymer having a target weight average molecular weight can be produced with good reproducibility.
  • the polymer obtained by the production method of the present invention is, for example, an antireflection film forming composition for lithography, a resist lower layer film forming composition, a resist upper layer film forming composition, a photocurable resin composition, a thermosetting resin composition.
  • the present invention can be applied to materials, flattening film forming compositions, adhesive compositions, and other compositions.
  • the polymer solution after the reaction may be appropriately mixed with components such as a crosslinking agent and a crosslinking catalyst.
  • B Reactive compound (b1) adipic acid: molecular weight 79.10 (B2) 3,3-dithiopropionic acid: molecular weight 210.26 (B3) barbital: molecular weight 184.20 (B4) Bisphenol A: molecular weight 228.29
  • Example 1 In a 200 mL reaction flask, (A) 12.6 g of monoallyl diglycidyl isocyanuric acid, (B) adipic acid of 6.6 g, and (C) 0.84 g of ethyltriphenylphosphonium bromide as a polymerization catalyst, (D) pyridine as a cocatalyst. A raw material solution was prepared by charging 0.18 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 2 In a 200 mL reaction flask, (A) 12.6 g of monoallyl diglycidyl isocyanuric acid, (B) adipic acid of 6.6 g, and (C) 0.84 g of ethyltriphenylphosphonium bromide as a polymerization catalyst, (D) pyridine as a cocatalyst. 0.26 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1.5, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Mw 6,500 at 1 hour after reaching the reflux temperature
  • Mw 8,100 at 2 hours
  • Mw 8,100 at 4 hours
  • Example 3 In a 200 mL reaction flask, (A) 12.6 g of monoallyl diglycidyl isocyanuric acid, (B) adipic acid of 6.6 g, and (C) 0.84 g of ethyltriphenylphosphonium bromide as a polymerization catalyst, (D) pyridine as a cocatalyst. A raw material solution was prepared by charging 0.09 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:0.5, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 4 In a 200 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 12.6 g, (B) adipic acid 6.6 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 0.42 g as a polymerization catalyst, (D) pyridine as a cocatalyst. A raw material solution was prepared by charging 0.09 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1.0:1.0, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 5 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 31.5 g, (B) adipic acid 16.4 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 1.68 g as a polymerization catalyst, and (D) pyridine as a cocatalyst. A raw material solution was prepared by charging 0.09 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:0.25, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 6 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 31.5 g, (B) adipic acid 16.4 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 1.26 g as a polymerization catalyst, and (D) pyridine as a cocatalyst.
  • a raw material solution was prepared by charging 0.18 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:0.67, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 7 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 31.5 g, (B) adipic acid 16.4 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 0.84 g as a polymerization catalyst, (D) pyridine as a cocatalyst. 0.26 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 0.67:1, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 8 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 31.5 g, (B) adipic acid 16.4 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 0.42 g as a polymerization catalyst, and (D) pyridine as a cocatalyst. 0.35 g and 60 g of propylene glycol monomethyl ether were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 0.25:1, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 9 In a 200 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 12.6 g, (B) adipic acid 6.6 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 0.84 g as a polymerization catalyst, and (D) tricatalyst as a cocatalyst. 0.58 g of phenylphosphine and 60 g of propylene glycol monomethyl ether were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01.
  • this solution was heated under reflux at 121° C. and reacted for 1 to 7 hours to synthesize a polymer.
  • Mw of the first hour after reaching the reflux temperature was 7,700
  • Mw of the second hour was 12,500
  • Mw of the fourth hour was 13,200
  • Mw of the fifth hour 13,200
  • Mw at 6th hour 13,200
  • Mw at 7th hour 13,200
  • the weight average molecular weight Mw was stabilized after 4 hours after reaching the reflux temperature.
  • Example 10 In a 200 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 12.6 g, (B) adipic acid 6.6 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 0.84 g as a polymerization catalyst, and (D) tributyl as a cocatalyst. 0.45 g of phosphine and 60 g of propylene glycol monomethyl ether were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 11 In a 200 mL reaction flask, (A) 11.0 g of monoallyl diglycidyl isocyanuric acid, (B) 8.3 g of 3,3-dithiopropionic acid, and (C) 0.73 g of ethyltriphenylphosphonium bromide as a polymerization catalyst, (D ) 0.15 g of pyridine and 60 g of propylene glycol monomethyl ether were charged as a cocatalyst to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.01. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 11 The results of Example 11 and Comparative Example 3 are summarized in Table 4.
  • Example 12 In a 200 mL reaction flask, (A) 12.8 g of monoallyl diglycidyl isocyanuric acid, (B) 10.4 g of bisphenol A, and (C) 0.85 g of ethyltriphenylphosphonium bromide as a polymerization catalyst, (D) pyridine as a cocatalyst.
  • a raw material solution was prepared by charging 0.05 g and 56 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio between the component (C) and the component (D) is 1:0.3, and the equivalent ratio between the component (A) and the component (B) is 1:1.005. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 12 The results of Example 12 and Comparative Example 4 are summarized in Table 5.
  • Example 13 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyldiglycidyl isocyanuric acid 34.2 g, (B) barbital 23.5 g, and (C) ethyltriphenylphosphonium bromide 2.3 g as a polymerization catalyst, (D) pyridine 0 as a cocatalyst. .29 g and 240 g of propylene glycol monomethyl ether were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:0.6, and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.04. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 14 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 34.1 g, (B) barbital 23.4 g, and (C) tetrabutylphosphonium bromide 2.1 g as a polymerization catalyst, and (D) pyridine 0. A raw material solution was prepared by charging 48 g and 240 g of propylene glycol monomethyl ether. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.04. Next, this solution was heated under reflux at 121° C. and reacted for 1 to 8 hours to synthesize a polymer.
  • Example 15 In a 500 mL reaction flask, (A) monoallyl diglycidyl isocyanuric acid 34.0 g, (B) barbital 23.3 g, and (C) tetrabutylphosphonium bromide 2.1 g as a polymerization catalyst, and (D) N,N as a cocatalyst. -Dimethyl-4-aminopyridine 0.74 g and propylene glycol monomethyl ether 240 g were charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.04. Next, this solution was heated under reflux at 121° C.
  • Example 16 In a 200 mL reaction flask, (A) terephthalic acid diglycidyl ester 15.3 g, (B) adipic acid 7.7 g, and ethyltriphenylphosphonium bromide 1.0 g as a polymerization catalyst, (D) pyridine 0.21 g as a cocatalyst, 56 g of propylene glycol monomethyl ether was charged to prepare a raw material solution. The molar ratio of the component (C) and the component (D) is 1:1 and the equivalent ratio of the component (A) and the component (B) is 1:1.001. Next, this solution was heated under reflux at 105° C.
  • Example 16 The results of Example 16 and Comparative Example 7 are summarized in Table 7.

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Abstract

(A)分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、(B)分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物とを、(C)重合触媒および(D)共触媒の存在下で反応させることを特徴とするポリマーの製造方法を提供する。

Description

ポリマーの製造方法
 本発明は、分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物とを反応させるポリマーの製造方法に関する。
 一般的にポリマーの分子量は物性に大きく影響するため、分子量の制御はポリマーの製造における共通の課題といえる。少なくとも1種のジエポキシ化合物と2つ以上の反応性官能基を有する化合物(反応性化合物)を反応させるポリマーの製造においては、一般的な方法として非特許文献1に記載されているような方法が知られている。従来、ポリマーの分子量を目的とする範囲に制御するために、反応時間を厳密に管理し、目的の分子量に達した段階で冷却することで、重合反応を強制的に停止させる手法が採られていた。しかしながら、本手法は、製造の規模を拡大した場合、冷却に時間がかかり、目的の分子量に再現性よく制御することが困難である。また、例えば、規模が大きすぎたり、冷却装置にトラブルが生じたりして冷却が遅れた場合には、分子量が過度に増大することによって、反応液が高粘度化し、反応機の攪拌翼を破損するリスクがある。
 一方、分子量の増大を抑制する手法として、一般的にはジエポキシモノマーと反応性モノマーの当量比を1:1から、大きくずらす手法(例えば、1:1.2等)があるが、大幅な分子量増大は抑制できるものの、目的の分子量で安定化させることはできず、また、過剰に仕込んだモノマーが系内に残留するため、残留モノマーを除去する精製工程が必須となり、生産性の観点から好ましくない。
高分子論文集 Vol.53, No9, p.522-529, (1996)
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物との反応系において、分子量が増大し続けることなく、目的とする分子量に精度よく制御することができ、その分子量で安定化させることができるポリマーの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物とを反応させる際に、重合触媒と、該重合触媒とは異なる触媒(共触媒)とからなる2種類以上の触媒を添加することで、その反応系において、分子量が増大し続けることなく、目的とする分子量に精度よく制御することができ、その分子量で安定化させることができる手法を見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、下記のポリマーの製造方法を提供する。
1. (A)分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、(B)分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物とを、(C)重合触媒および(D)共触媒の存在下で反応させることを特徴とするポリマーの製造方法。
2. (C)成分が、4級の第15族元素構造を1つ以上有するオニウム塩である1のポリマーの製造方法。
3. (C)成分の第15族元素が、窒素またはリンである2のポリマーの製造方法。
4. (C)成分の第15族元素構造における置換基が、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基および炭素数7~20のアラルキル基から選ばれる少なくとも1種である2または3のポリマーの製造方法。
5. オニウム塩におけるカウンターアニオンが、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、水酸化物イオン、および炭素数1~20のアルキル基または炭素数6~20のアリール基を有するスルホン酸イオンから選ばれる2~4のいずれかのポリマーの製造方法。
6. (D)成分が、1~3級の第15族元素構造を有する化合物、または芳香環に第15族元素を含むヘテロアリール化合物である1~5のいずれかのポリマーの製造方法。
7. (D)成分の第15族元素が、窒素またはリンである6のポリマーの製造方法。
8. (D)成分が、3級の第15族元素構造を有する化合物、または芳香環に第15族元素を含むヘテロアリール化合物である6または7のポリマーの製造方法。
9. (D)成分の第15族元素構造における置換基が、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基および炭素数7~20のアラルキル基から選ばれる少なくとも1種である6~8のいずれかのポリマーの製造方法。
10. (A)成分が、ジエポキシ化合物、トリエポキシ化合物、テトラエポキシ化合物およびエポキシ基を有するポリマーから選ばれる1種または2種以上である1~9のいずれかのポリマーの製造方法。
11. (B)成分の官能基が、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アミノ基、イミノ基、アゾ基、アジ基、チオール基、スルホ基、アミド基、イミド基、チオカルボキシ基、ジチオカルボキシ基、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、ホスフィン酸基、亜ホスフィン酸基、ホスフィン基、酸無水物または酸クロリドである1~10のいずれかのポリマーの製造方法。
12. (A)成分が有するエポキシ基と(B)成分が有する官能基との当量比が、(A):(B)=0.1:1.0~1.0:0.1である1~11のいずれかのポリマーの製造方法。
13. (C)成分と(D)成分の配合比(モル比)が、0.1:1.0~1.0:0.1であり、かつ(C)成分と(D)成分の合計量が(A)成分1モルに対して、0.0001~0.5モルである1~12のいずれかのポリマーの製造方法。
14. 更に、有機溶媒として、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、4-メチル-2-ペンタノール、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、2-ヒドロキシイソ酪酸エチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸2-ヒドロキシエチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2-ヘプタノン、メトキシシクロペンタン、アニソール、γ-ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、およびN,N-ジメチルアセトアミドから選ばれる1種以上を用いる1~13のいずれかのポリマーの製造方法。
15. 有機溶媒の使用量が、(A)成分の質量に対して、0.1~100質量倍である14のポリマーの製造方法。
16. 反応温度が、25~200℃である1~15のいずれかのポリマーの製造方法。
17. 1~16のいずれかの製造方法により得られたポリマーと、有機溶媒とを混合するレジスト下層膜形成組成物の製造方法。
 本発明に係るポリマーの製造方法によれば、目的とするポリマーの重量平均分子量を容易に制御することができ、所望の重量平均分子量を有するポリマーを再現性よく製造することができる。
 本発明に係るポリマーの製造方法は、(A)分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、(B)分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物とを、(C)重合触媒および(D)共触媒の共存下で反応させることを特徴とするものである。
 (A)分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物は、本発明では、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、ジエポキシ化合物、トリエポキシ化合物、テトラエポキシ化合物およびエポキシ基を有するポリマーが好ましく、ジエポキシ化合物およびトリエポキシ化合物がより好ましく、ジエポキシ化合物がより一層好ましい。
 なお、本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるポリスチレン換算値である。
 (A)成分のジエポキシ化合物、トリエポキシ化合物、テトラエポキシ化合物として好ましい化合物としては、例えば、下記式(A1)~(A9)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(A1)~(A3)中、E1は、下記式(a-1)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、m1は0~4の整数、m2は0または1、m3は0または1、m4は1または2であり、m3が1の場合、m1およびm2は同時に0にならない。)
 式(A1)および(A2)中、R1aおよびR2aは、それぞれ独立して、水素原子、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数2~10のアルケニル基、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数2~10のアルキニル基、ベンジル基またはフェニル基を表し、該フェニル基は、炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基および炭素数1~6のアルキルチオ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの1価の基で置換されていてもよい。
 式(A3)中、R3aは、水素原子、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数2~10のアルケニル基、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数2~10のアルキニル基、ベンジル基、フェニル基または上記E1を表し、該フェニル基は、炭素数1~10のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、および炭素数1~6のアルキルチオ基から選ばれる少なくとも1つの1価の基で置換されていてもよい。
 炭素数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、および2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等が挙げられる。
 炭素数2~10のアルケニル基としては、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチル-1-エテニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-エチルエテニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-n-プロピルエテニル基、1-メチル-1-ブテニル基、1-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、2-エチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、2-メチル-3-ブテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-3-ブテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1-i-プロピルエテニル基、1,2-ジメチル-1-プロペニル基、1,2-ジメチル-2-プロペニル基、1-シクロペンテニル基、2-シクロペンテニル基、3-シクロペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、4-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、1-メチル-1-ペンテニル基、1-メチル-2-ペンテニル基、1-メチル-3-ペンテニル基、1-メチル-4-ペンテニル基、1-n-ブチルエテニル基、2-メチル-1-ペンテニル基、2-メチル-2-ペンテニル基、2-メチル-3-ペンテニル基、2-メチル-4-ペンテニル基、2-n-プロピル-2-プロペニル基、3-メチル-1-ペンテニル基、3-メチル-2-ペンテニル基、3-メチル-3-ペンテニル基、3-メチル-4-ペンテニル基、3-エチル-3-ブテニル基、4-メチル-1-ペンテニル基、4-メチル-2-ペンテニル基、4-メチル-3-ペンテニル基、4-メチル-4-ペンテニル基、1,1-ジメチル-2-ブテニル基、1,1-ジメチル-3-ブテニル基、1,2-ジメチル-1-ブテニル基、1,2-ジメチル-2-ブテニル基、1,2-ジメチル-3-ブテニル基、1-メチル-2-エチル-2-プロペニル基、1-s-ブチルエテニル基、1,3-ジメチル-1-ブテニル基、1,3-ジメチル-2-ブテニル基、1,3-ジメチル-3-ブテニル基、1-i-ブチルエテニル基、2,2-ジメチル-3-ブテニル基、2,3-ジメチル-1-ブテニル基、2,3-ジメチル-2-ブテニル基、2,3-ジメチル-3-ブテニル基、2-i-プロピル-2-プロペニル基、3,3-ジメチル-1-ブテニル基、1-エチル-1-ブテニル基、1-エチル-2-ブテニル基、1-エチル-3-ブテニル基、1-n-プロピル-1-プロペニル基、1-n-プロピル-2-プロペニル基、2-エチル-1-ブテニル基、2-エチル-2-ブテニル基、2-エチル-3-ブテニル基、1,1,2-トリメチル-2-プロペニル基、1-t-ブチルエテニル基、1-メチル-1-エチル-2-プロペニル基、1-エチル-2-メチル-1-プロペニル基、1-エチル-2-メチル-2-プロペニル基、1-i-プロピル-1-プロペニル基、1-i-プロピル-2-プロペニル基、1-メチル-2-シクロペンテニル基、1-メチル-3-シクロペンテニル基、2-メチル-1-シクロペンテニル基、2-メチル-2-シクロペンテニル基、2-メチル-3-シクロペンテニル基、2-メチル-4-シクロペンテニル基、2-メチル-5-シクロペンテニル基、2-メチレン-シクロペンチル基、3-メチル-1-シクロペンテニル基、3-メチル-2-シクロペンテニル基、3-メチル-3-シクロペンテニル基、3-メチル-4-シクロペンテニル基、3-メチル-5-シクロペンテニル基、3-メチレン-シクロペンチル基、1-シクロヘキセニル基、2-シクロヘキセニル基、および3-シクロヘキセニル基等が挙げられる。
 炭素数2~10のアルキニル基としては、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、4-メチル-1-ペンチニル基、および3-メチル-1-ペンチニル基等が挙げられる。
 「酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい」とは、例えば、上記アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基の飽和炭素鎖の途中の炭素原子が、酸素原子もしくは硫黄原子で置き換わっていることを指す。例えば、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基において、任意の炭素原子が酸素原子で置き換わっている場合は、エーテル結合を含むことになり、任意の炭素原子が硫黄原子で置き換わっている場合は、チオエーテル結合を含むことになる。
 ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素原子が挙げられる。
 炭素数1~6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、i-ブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、n-ペントキシ基、1-メチル-n-ブトキシ基、2-メチル-n-ブトキシ基、3-メチル-n-ブトキシ基、1,1-ジメチル-n-プロポキシ基、1,2-ジメチル-n-プロポキシ基、2,2-ジメチル-n-プロポキシ基、1-エチル-n-プロポキシ基、n-ヘキシルオキシ基、1-メチル-n-ペンチルオキシ基、2-メチル-n-ペンチルオキシ基、3-メチル-n-ペンチルオキシ基、4-メチル-n-ペンチルオキシ基、1,1-ジメチル-n-ブトキシ基、1,2-ジメチル-n-ブトキシ基、1,3-ジメチル-n-ブトキシ基、2,2-ジメチル-n-ブトキシ基、2,3-ジメチル-n-ブトキシ基、3,3-ジメチル-n-ブトキシ基、1-エチル-n-ブトキシ基、2-エチル-n-ブトキシ基、1,1,2-トリメチル-n-プロポキシ基、1,2,2,-トリメチル-n-プロポキシ基、1-エチル-1-メチル-n-プロポキシ基、および1-エチル-2-メチル-n-プロポキシ基等が挙げられる。
 炭素数1~6のアルキルチオ基としては、エチルチオ基、ブチルチオ基、およびヘキシルチオ基等が挙げられる。
 式(A4)~(A9)中、R4aは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基または炭素数2~10のアルケニル基を表し、-W-は、単結合、-CH2-、-C(CH32-、-C(CF32-、-CO-、-O-、-S-または-SO2-を表す。n1は2~4の整数を表す。n2は2~4の整数を表す。n3およびn4は、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、n3+n4は2~4である。n5は2~4の整数を表す。n6およびn7は、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、n6+n7は2~4である。n8~n11は、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、n8+n9+n10+n11は2~4である。
 式(A4)~(A9)中、E2は、下記式(a-2)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、m5は0~4の整数、m6は0または1、m7は0または1、m8は1または2である。)
 炭素数1~10のアルキル基および炭素数2~10のアルケニル基としては、上記と同様のものが挙げられる。
 本発明では、これらのエポキシ化合物の中でも、得られるポリマーの分子量を精度よく制御する点から、式(A3)および(A4)で表されるエポキシ化合物が好ましく、特に以下に示す態様のものをより好適に使用し得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式中、E1およびE2は上記と同様であり、R3a’は、水素原子、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数2~10のアルケニル基、酸素原子もしくは硫黄原子で中断されていてもよい炭素数2~10のアルキニル基、ベンジル基またはフェニル基を表し、該フェニル基は、炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、および炭素数1~6のアルキルチオ基から選ばれる少なくとも1つの1価の基で置換されていてもよい。
 上記式(A1)~(A9)で表されるエポキシ化合物の具体例としては、以下の化合物を例示することができるが、これに限定されるわけではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 エポキシ基を有するポリマーとしては、例えば、下記式(A10-1)~(A10-12)で表される繰り返し単位を有するポリマーが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 また、本発明においては、(A)成分の具体例として、下記式(A11-1)~(A11-2)で表されるエポキシ化合物も挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(A11-1)中、f、g、h、iはそれぞれ0または1であり、f+g+h+i=1である。
 (B)分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物としては、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する化合物が好ましく、2~3つ有する化合物がより好ましい。
 上記官能基としては、例えば、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アミノ基、イミノ基、アゾ基、アジ基、チオール基、スルホ基、アミド基、イミド基、チオカルボキシ基、ジチオカルボキシ基、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、ホスフィン酸基、亜ホスフィン酸基、ホスフィン基、酸無水物または酸クロリドが挙げられる。本発明では、水酸基、カルボキシ基、アミノ基、イミド基、アミド基が好ましい。
 上記(B)成分の具体例としては、以下の化合物を例示することができるが、これらに限定されるわけではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 (B)成分の配合量は、(A)成分が有するエポキシ基と(B)成分が有する官能基との当量比として設定される。本発明では、上記当量比は、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、(A):(B)=0.1:1.0~1.0:0.1が好ましく、(A):(B)=0.5:1.0~1.0:0.5がより好ましい。
 (C)重合触媒は、上述した(A)成分と(B)成分との反応の触媒として配合される成分である。本発明においては、当該(C)成分を後述する(D)共触媒と組み合わせて用いることにより、反応系におけるポリマーの分子量が増大し続けることなく、適当な分子量に制御、安定化させることができる。
 本発明において、上記(C)成分は、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、4級の第15族元素構造を1つ以上有するオニウム塩が好ましい。
 4級の第15族元素構造の数は、1つまたは2つが好ましく、1つがより好ましい。
 第15族元素としては、窒素、リン、ヒ素、アンチモンおよびビスマスが挙げられるが、窒素およびリンが好ましい。
 第15族元素構造における置換基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基および炭素数7~20のアラルキル基が挙げられる。
 炭素数1~20のアルキル基としては、上記炭素数1~10のアルキル基で例示した基に加え、n-ウンデシル、n-ドデシル、n-トリデシル、n-テトラデシル、n-ペンタデシル、n-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、n-オクタデシル、n-ノナデシル、n-エイコサニル基等が挙げられる。本発明では、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基がより好ましい。
 炭素数6~20のアリール基としては、フェニル基、トリル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基、および9-フェナントリル基等が挙げられる。本発明では、フェニル基が好ましい。
 炭素数7~20のアラルキル基としては、ベンジル基、p-メチルフェニルメチル基、m-メチルフェニルメチル基、o-エチルフェニルメチル基、m-エチルフェニルメチル基、p-エチルフェニルメチル基、2-プロピルフェニルメチル基、4-イソプロピルフェニルメチル基、4-イソブチルフェニルメチル基、およびα-ナフチルメチル基等が挙げられる。本発明では、ベンジル基が好ましい。
 上記オニウム塩におけるカウンターアニオンとしては、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、水酸化物イオン、および炭素数1~20のアルキル基または炭素数6~20のアリール基を有するスルホン酸イオン等が挙げられる。ハロゲン化物イオンとしては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオンおよびヨウ化物イオンが挙げられる。本発明においては、ハロゲン化物イオンが好ましい。
 上記スルホン酸イオンにおいて、炭素数1~20のアルキル基および炭素数6~20のアリール基は、上記と同様である。
 上記スルホン酸イオンの具体例としては、例えば、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸を挙げることができる。
 (C)成分の好適な態様としては、例えば、下記式(C1)で表されるオニウム塩が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式中、Gは、第15族元素を表し、R1cは、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を表し、Xc -は、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、水酸化物イオン、または、炭素数1~20のアルキル基または炭素数6~20のアリール基を有するスルホン酸イオンを表す。)
 第15族元素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基、ハロゲン化物イオンおよびスルホン酸イオンは、上記と同様である。
 本発明において、上記(C)成分としては、第4級アンモニウム塩および第4級ホスホニウム塩が好ましく、第4級ホスホニウム塩がより好ましい。
 第4級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムフルオリド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウム硝酸塩、テトラメチルアンモニウム硫酸塩、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、フェニルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、メチルトリブチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリド、メチルトリオクチルアンモニウムクロリドが挙げられる。
 第4級ホスホニウム塩としては、例えば、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド、ヘキシルトリフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムブロミド、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロミド、メチルトリフェニルホスホニウムクロリド、エチルトリフェニルホスホニウムクロリド、ブチルトリフェニルホスホニウムクロリド、ヘキシルトリフェニルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、メチルトリフェニルホスホニウムヨージド、エチルトリフェニルホスホニウムヨージド、ブチルトリフェニルホスホニウムヨージド、ヘキシルトリフェニルホスホニウムヨージド、テトラブチルホスホニウムヨージド、およびベンジルトリフェニルホスホニウムヨージドが挙げられる。本発明では、エチルトリフェニルホスホニウムブロミドおよびテトラブチルホスホニウムブロミドを好適に使用することができる。
 (C)成分の配合量は、反応を進行させる量であれば特に限定されるものではないが、ポリマーの重合反応を適切に制御することを考慮すると、(A)成分1モルに対して、0.0001~0.5モルが好ましく、0.0005~0.1モルがより好ましく、0.001~0.05モルがより一層好ましい。
 (D)共触媒は、上記(C)成分と組み合わせて使用される成分であり、(C)成分と組み合わせて用いることにより、反応系におけるポリマーの分子量が増大し続けることなく、適当な分子量に制御、安定化させることができる。
 本発明において、上記(D)成分は、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、1~3級の第15族元素構造を有する化合物および芳香環に第15族元素を含むヘテロアリール化合物が好ましく、3級の第15族元素構造を有する化合物および芳香環に第15族元素を含むヘテロアリール化合物がより好ましい。
 上記第15族元素としては、窒素、リン、ヒ素、アンチモンおよびビスマス等が挙げられるが、窒素およびリンが好ましい。
 第15族元素構造における置換基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基および炭素数7~20のアラルキル基が挙げられる。
 炭素数1~20のアルキル基としては、上記で例示したものと同様のものを挙げることができる。本発明においては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。
 炭素数6~20のアリール基としては、上記で例示したものと同様のものを挙げることができる。本発明においては、フェニル基が好ましい。
 炭素数7~20のアラルキル基としては、上記で例示したものと同様のものを挙げることができる。本発明においては、ベンジル基が好ましい。
 (D)成分の好適な具体例としては、例えば、下記式(D1)または(D2)で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、G1dは、第15族元素を表し、R1dは、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を表し、R2dは、水素原子、または各々のアルキル基が独立に炭素数1~12のアルキル基であるジアルキルアミノ基を表す。)
 (D1)において、炭素数1~20のアルキル基としては、上記で例示したものと同様のものが挙げられる。本発明においては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、1~6のアルキル基がより好ましい。
 炭素数6~20のアリール基としては、上記で例示したものと同様のものが挙げられる。本発明においては、フェニル基が好ましい。
 炭素数7~20のアラルキル基としては、上記で例示したものと同様のものが挙げられる。本発明においては、ベンジル基が好ましい。
 式(D2)において、炭素数1~12のアルキル基としては、上記炭素数1~20のアルキル基において提示した炭素数1~12のアルキル基と同様のものが挙げられる。本発明では、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、1~4のアルキル基がより好ましい。
 式(D2)で表される化合物の好ましい態様としては、下記式(D2’)で表される態様のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式中、G1dおよびR2dは、上記と同じ意味を表す。)
 (D)成分の好適な具体例としては、例えば、ピリジン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン、トリブチルホスフィンおよびトリフェニルホスフィンが挙げられる。
 (D)成分の配合量は、反応を進行させる量であれば特に限定されるものではないが、ポリマーの重合反応を適切に制御することを考慮すると、(A)成分1モルに対して、0.0001~0.5モルが好ましく、0.0005~0.2モルがより好ましく、0.001~0.1モルがより一層好ましい。
 また、(C)成分と(D)成分の合計量は、(A)成分1モルに対して、0.0002~0.5モルが好ましく、0.001~0.2モルがより好ましい。
 (C)重合触媒と(D)共触媒との配合比(モル比)は、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、0.1:1.0~1.0:0.1が好ましく、0.3:1.0~1.0:0.3がより好ましい。
 本発明の製造方法においては、公知の有機溶媒を使用することができる。
 有機溶媒としては、上記化合物またはその反応生成物を溶解でき、重合反応に影響を及ぼさない溶媒であれば、特に制限なく使用することができる。その具体例としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、4-メチル-2-ペンタノール、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、2-ヒドロキシイソ酪酸エチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸2-ヒドロキシエチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2-ヘプタノン、メトキシシクロペンタン、アニソール、γ-ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、およびN,N-ジメチルアセトアミドが挙げられる。本発明では、これらの溶媒の中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、およびシクロヘキサノンが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。これらの溶剤は、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 有機溶媒の使用量は、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、(A)成分の質量に対して、0.1~100質量倍が好ましく、0.5~20質量倍がより好ましい。
 反応温度(内温)は、反応を効率的に進行させるとともに、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することを考慮すると、25~200℃が好ましく、50~150℃がより好ましく、80~150℃がより一層好ましい。また、加熱の際には、還流を行ってもよい。
 反応時間は、反応温度や原料物質の反応性に依存するため一概に規定できないが、通常1~30時間程度であり、反応温度を100~130℃とした場合は、概ね1~15時間程度である。
 本発明のポリマーの製造方法により得られるポリマーの重量平均分子量Mwは、500~100,000であるが、反応を開始してから一定時間を経過すると、分子量の増大が頭打ちとなり、それ以後は目的とする分子量近傍(概ね±300以内)で安定する。
 本発明において、重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるポリスチレン換算値である。
 このように、本発明に係るポリマーの製造方法を採用することにより、得られるポリマーの重量平均分子量を精度よく制御することができ、目的とする重量平均分子量を有するポリマーを再現性よく製造することができる。
 また、本発明の製造方法によって得られるポリマーは、例えば、リソグラフィー用反射防止膜形成組成物、レジスト下層膜形成組成物、レジスト上層膜形成組成物、光硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物、平坦化膜形成組成物、接着剤組成物、その他の組成物に適用することができる。
 例えば、得られたポリマーをレジスト下層膜形成組成物に用いる場合には、反応後のポリマー溶液を、架橋剤、架橋触媒等の成分と適宜混合すればよい。
 以下、本発明について実施例および比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に制限されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置、使用原料の略称および構造は以下のとおりである。
[重量平均分子量Mwおよび多分散度Mw/Mnの測定]
 ポリマーの重量平均分子量Mwおよび多分散度Mw/Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定で得られたクロマトグラムの各ピークから、検量線に基づいて算出した。測定条件は、以下のとおりである。
〈測定条件〉
装置:HLC-8320GPC(東ソー(株)製)
カラム:Shodex〔登録商標〕(昭和電工(株))
溶離液:10mM 臭化リチウム/DMF
流量:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI
標準試料:ポリスチレン
(A)エポキシ化合物
(a1)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸:分子量269.26
(a2)テレフタル酸ジグリシジルエステル:分子量278.26
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
(B)反応性化合物
(b1)アジピン酸:分子量79.10
(b2)3,3-ジチオプロピオン酸:分子量210.26
(b3)バルビタール:分子量184.20
(b4)ビスフェノールA:分子量228.29
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
(C)重合触媒
(c1)エチルトリフェニルホスホニウムブロミド:分子量371.26
(c2)テトラブチルホスホニウムブロミド:分子量339.34
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(D)共触媒
(d1)ピリジン:分子量79.10
(d2)N,N-ジメチル-4-アミノピリジン:分子量122.17
(d3)トリブチルホスフィン:Bu3P、分子量202.32
(d4)トリフェニルホスフィン:Ph3P、分子量262.29
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
[実施例1]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、(D)共触媒としてピリジン0.18g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~6時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=6,400、2時間目のMw=10,100、4時間目のMw=10,500、5時間目のMw=10,400、6時間目のMw=10,400であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例2]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、(D)共触媒としてピリジン0.26g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1.5、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=6,500、2時間目のMw=8,100、4時間目のMw=8,100、5時間目のMw=8,000、6時間目のMw=7,900、7時間目のMw=7,800であり、還流温度到達後2時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例3]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、(D)共触媒としてピリジン0.09g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0.5、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=8,500、2時間目のMw=13,200、4時間目のMw=15,000、5時間目のMw=14,900、6時間目のMw=14,800、7時間目のMw=14,600であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例4]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.42g、(D)共触媒としてピリジン0.09g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1.0:1.0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=3,800、2時間目のMw=9,900、4時間目のMw=13,900、5時間目のMw=14,000、6時間目のMw=14,000、7時間目のMw=13,900、8時間目のMw=13,900であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例5]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸31.5g、(B)アジピン酸16.4g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド1.68g、(D)共触媒としてピリジン0.09g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0.25、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=7,000、2時間目のMw=14,600、4時間目のMw=21,200、5時間目のMw=25,600、6時間目のMw=26,400、7時間目のMw=27,300、8時間目のMw=27,900であり、還流温度到達後6時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例6]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸31.5g、(B)アジピン酸16.4g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド1.26g、(D)共触媒としてピリジン0.18g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0.67、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=5,200、2時間目のMw=10,800、4時間目のMw=15,900、5時間目のMw=16,300、6時間目のMw=16,300、7時間目のMw=16,100、8時間目のMw=16,100であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例7]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸31.5g、(B)アジピン酸16.4g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、(D)共触媒としてピリジン0.26g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は0.67:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=3,000、2時間目のMw=7,400、4時間目のMw=12,500、5時間目のMw=12,900、6時間目のMw=12,800、7時間目のMw=12,800、8時間目のMw=12,800であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例8]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸31.5g、(B)アジピン酸16.4g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.42g、(D)共触媒としてピリジン0.35g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は0.25:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=1,900、2時間目のMw=4,800、4時間目のMw=9,400、5時間目のMw=9,800、6時間目のMw=10,000、7時間目のMw=10,000、8時間目のMw=10,000であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[比較例1]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~6時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=8,800、2時間目のMw=19,400、4時間目のMw=40,000、5時間目のMw=50,900、6時間目のMw=68,600であり、重量平均分子量Mwは安定化することなく、増大し続けた。
[比較例2]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、(D)共触媒としてピリジン0.18g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は0:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=1,300、2時間目のMw=7,300、4時間目のMw=9,600、5時間目のMw=8,700、6時間目のMw=7,900、7時間目のMw=7,500、8時間目のMw=7,200であり、還流温度到達後4時間目に最大値を示した後、重量平均分子量Mwが低下し続けた。
 実施例1~8および比較例1~2の結果を表1および2にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
[実施例9]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、(D)共触媒としてトリフェニルホスフィン0.58g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=7,700、2時間目のMw=12,500、4時間目のMw=13,200、5時間目のMw=13,200、6時間目のMw=13,200、7時間目のMw=13,200であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例10]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.6g、(B)アジピン酸6.6g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.84g、(D)共触媒としてトリブチルホスフィン0.45g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~6時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=6,800、2時間目のMw=10,300、4時間目のMw=10,900、5時間目のMw=10,900、6時間目のMw=10,800であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
 実施例9~10の結果を表3にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
[実施例11]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸11.0g、(B)3,3-ジチオプロピオン酸8.3g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.73g、(D)共触媒としてピリジン0.15g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=1,800、2時間目のMw=1,800、4時間目のMw=1,800、5時間目のMw=1,800、6時間目のMw=1,700、7時間目のMw=1,800であり、還流温度到達後1時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[比較例3]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸11.0g、(B)3,3-ジチオプロピオン酸8.3g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.73g、プロピレングリコールモノメチルエーテル60gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.01である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=2,000、2時間目のMw=2,900、4時間目のMw=3,500、5時間目のMw=3,700、6時間目のMw=3,800、7時間目のMw=4,000であり、重量平均分子量Mwは安定化することなく、増大し続けた。
 実施例11および比較例3の結果を表4にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
[実施例12]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.8g、(B)ビスフェノールA 10.4g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.85g、(D)共触媒としてピリジン0.05g、プロピレングリコールモノメチルエーテル56gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0.3、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.005である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=4,400、2時間目のMw=5,600、5時間目のMw=5,600、6時間目のMw=5,600、7時間目のMw=5,500であり、還流温度到達後2時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[比較例4]
 200mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸12.8g、(B)ビスフェノールA 10.4g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド0.85g、プロピレングリコールモノメチルエーテル56gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.005である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~7時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=2,100、2時間目のMw=3,800、4時間目のMw=5,300、5時間目のMw=5,700、6時間目のMw=6,000、7時間目のMw=6,300であり、重量平均分子量Mwは安定化することなく、増大し続けた。
 実施例12および比較例4の結果を表5にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
[実施例13]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸34.2g、(B)バルビタール23.5g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド2.3g、(D)共触媒としてピリジン0.29g、プロピレングリコールモノメチルエーテル240gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0.6、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.04である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~6時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=7,600、2時間目のMw=10,400、4時間目のMw=11,300、6時間目のMw=11,400であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[比較例5]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸34.2g、(B)バルビタール23.5g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド2.3g、プロピレングリコールモノメチルエーテル240gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.04である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=5,400、2時間目のMw=8,900、4時間目のMw=12,100、6時間目のMw=14,100、8時間目のMw=15,800であり、重量平均分子量Mwは安定化することなく、増大し続けた。
[実施例14]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸34.1g、(B)バルビタール23.4g、および(C)重合触媒としてテトラブチルホスホニウムブロミド2.1g、(D)共触媒としてピリジン0.48g、プロピレングリコールモノメチルエーテル240gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.04である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=4,700、2時間目のMw=7,000、4時間目のMw=7,900、6時間目のMw=7,900、8時間目のMw=7,900であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[実施例15]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸34.0g、(B)バルビタール23.3g、および(C)重合触媒としてテトラブチルホスホニウムブロミド2.1g、(D)共触媒としてN,N-ジメチル-4-アミノピリジン0.74g、プロピレングリコールモノメチルエーテル240gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.04である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=5,700、2時間目のMw=5,800、4時間目のMw=5,900、6時間目のMw=5,900、8時間目のMw=5,900であり、還流温度到達後2時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[比較例6]
 500mL反応フラスコに、(A)モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸34.2g、(B)バルビタール23.5g、および(C)重合触媒としてテトラブチルホスホニウムブロミド2.1g、プロピレングリコールモノメチルエーテル240gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.04である。
 次いで、この溶液を121℃にて加熱還流を行い1~8時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=2,900、2時間目のMw=5,600、4時間目のMw=8,300、6時間目のMw=10,300、8時間目のMw=11,900であり、重量平均分子量Mwは安定化することなく、増大し続けた。
 実施例13~15および比較例5~6の結果を表6にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
[実施例16]
 200mL反応フラスコに、(A)テレフタル酸ジグリシジルエステル15.3g、(B)アジピン酸7.7g、および重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド1.0g、(D)共触媒としてピリジン0.21g、プロピレングリコールモノメチルエーテル56gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:1、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.001である。
 次いで、この溶液を105℃にて加熱還流を行い1~6時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=5,500、2時間目のMw=11,100、4時間目のMw=13,000、5時間目のMw=13,000、6時間目のMw=13,000であり、還流温度到達後4時間目以降、重量平均分子量Mwが安定化した。
[比較例7]
 200mL反応フラスコに、(A)テレフタル酸ジグリシジルエステル15.3g、(B)アジピン酸7.7g、および(C)重合触媒としてエチルトリフェニルホスホニウムブロミド1.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル56gを仕込み、原料溶液を調製した。(C)成分と(D)成分とのモル比は1:0、(A)成分と(B)成分との当量比は1:1.001である。
 次いで、この溶液を105℃にて加熱還流を行い1~6時間反応させ、ポリマーを合成した。生成するポリマーのGPC分析を行ったところ、還流温度到達後1時間目のMw=5,100、2時間目のMw=14,700、4時間目のMw=19,900、5時間目のMw=20,400、6時間目のMw=20,500であり、重量平均分子量Mwは安定化することなく、増大し続けた。
 実施例16および比較例7の結果を表7にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036

Claims (17)

  1.  (A)分子内にエポキシ基を2つ以上有するエポキシ化合物と、(B)分子内にエポキシ基と反応する官能基を2つ以上有する反応性化合物とを、(C)重合触媒および(D)共触媒の存在下で反応させることを特徴とするポリマーの製造方法。
  2.  (C)成分が、4級の第15族元素構造を1つ以上有するオニウム塩である請求項1記載のポリマーの製造方法。
  3.  (C)成分の第15族元素が、窒素またはリンである請求項2記載のポリマーの製造方法。
  4.  (C)成分の第15族元素構造における置換基が、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基および炭素数7~20のアラルキル基から選ばれる少なくとも1種である請求項2または3記載のポリマーの製造方法。
  5.  オニウム塩におけるカウンターアニオンが、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、水酸化物イオン、および炭素数1~20のアルキル基または炭素数6~20のアリール基を有するスルホン酸イオンから選ばれる請求項2~4のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  6.  (D)成分が、1~3級の第15族元素構造を有する化合物、または芳香環に第15族元素を含むヘテロアリール化合物である請求項1~5のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  7.  (D)成分の第15族元素が、窒素またはリンである請求項6記載のポリマーの製造方法。
  8.  (D)成分が、3級の第15族元素構造を有する化合物、または芳香環に第15族元素を含むヘテロアリール化合物である請求項6または7記載のポリマーの製造方法。
  9.  (D)成分の第15族元素構造における置換基が、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基および炭素数7~20のアラルキル基から選ばれる少なくとも1種である請求項6~8のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  10.  (A)成分が、ジエポキシ化合物、トリエポキシ化合物、テトラエポキシ化合物およびエポキシ基を有するポリマーから選ばれる1種または2種以上である請求項1~9のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  11.  (B)成分の官能基が、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アミノ基、イミノ基、アゾ基、アジ基、チオール基、スルホ基、アミド基、イミド基、チオカルボキシ基、ジチオカルボキシ基、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、ホスフィン酸基、亜ホスフィン酸基、ホスフィン基、酸無水物または酸クロリドである請求項1~10のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  12.  (A)成分が有するエポキシ基と(B)成分が有する官能基との当量比が、(A):(B)=0.1:1.0~1.0:0.1である請求項1~11のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  13.  (C)成分と(D)成分の配合比(モル比)が、0.1:1.0~1.0:0.1であり、かつ(C)成分と(D)成分の合計量が(A)成分1モルに対して、0.0001~0.5モルである請求項1~12のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  14.  更に、有機溶媒として、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、4-メチル-2-ペンタノール、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、2-ヒドロキシイソ酪酸エチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸2-ヒドロキシエチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2-ヘプタノン、メトキシシクロペンタン、アニソール、γ-ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、およびN,N-ジメチルアセトアミドから選ばれる1種以上を用いる請求項1~13のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  15.  有機溶媒の使用量が、(A)成分の質量に対して、0.1~100質量倍である請求項14記載のポリマーの製造方法。
  16.  反応温度が、25~200℃である請求項1~15のいずれか1項記載のポリマーの製造方法。
  17.  請求項1~16のいずれか1項記載の製造方法により得られたポリマーと、有機溶媒とを混合するレジスト下層膜形成組成物の製造方法。
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