JPH022882B2 - - Google Patents

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JPH022882B2
JPH022882B2 JP57206048A JP20604882A JPH022882B2 JP H022882 B2 JPH022882 B2 JP H022882B2 JP 57206048 A JP57206048 A JP 57206048A JP 20604882 A JP20604882 A JP 20604882A JP H022882 B2 JPH022882 B2 JP H022882B2
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JP
Japan
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polymer
molecular weight
isoprene
cyclization
reaction
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JP57206048A
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English (en)
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JPS5996111A (ja
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Masaaki Totoko
Hiroyuki Watanabe
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は重量平均分子量Wと数平均分子量N
の比WNで定義される分散度が2以下のイソ
プレン重合体環化物の製造方法に関する。更に詳
しくは、イソプレンモノマーを一般式RM(Rは
アルキル、アリールあるいはアラルキル基を示
し、Mはリチウム、ナトリウム、あるいはカリウ
ムを示す。)で表わされる有機金属化合物存在下
に重合して得られる分散度の小さな重合体を、三
フツ化ホウ素エーテル錯体および一般式R′X
(R′はベンジル、t−ブチルあるいはアリル基を
示し、Xはハロゲンを示す。)で表わされる有機
ハロゲン化物よりなる触媒と接触させ、分散度2
以下のイソプレン重合体環化物を製造する方法で
ある。 天然ゴムあるいは合成ゴムの環化物は、光照射
により高分子鎖間に架橋が生じ、溶剤に不溶化す
るいわゆるネガ型レジスト材料として最も広く利
用されている。 レジスト材料の性質のうち、特に重要なもの
は、感度と解像度であるが、集積回路の集積度の
向上に伴ない解像度に対する要求が厳しくなり
1μmあるいはそれ以下の微細加工精度に対応し
うる材料が要求されている。 しかし、上述の従来用いられているゴム系レジ
スト材料は、解像性の面で問題があり、実用上
3μm程度の精度が限界とされており、これ以下
の寸法精度の要求される集積度の高い集積回路製
造プロセスに対応することが困難である。 本発明者らは、これら従来のゴム系レジスト材
料、特にイソプレン系重合体環化物にみられる問
題点を解決すべく鋭意研究の結果、本発明に到達
したものである。 従来のゴム系レジスト材料は、天然ゴム、合成
ゴムであるにかかわらず、いずれもその分子量分
布が非常に広く、重量平均分子量Wと数平均分
子量Nの比WNで定義される分散度は2あ
るいは3以上の値をとるのが普通である。 本発明の目的は、これら従来のゴム系レジスト
材料の中で特に分子量分布に注目し、分散度が1
に近い値をもつイソプレン重合体を、その分子量
分布が乱れない条件下で環化を行ない、解像性の
優れたイソプレン重合体環化物を製造することで
ある。 本発明の特徴は、イソプレン系重合体の環化工
程において、該重合体の分子量分布をほとんど乱
さずに環化が達成できることにある。 従来より、ジエン系重合体の環化方法として
は、(1)硫酸、スルホン酸を用いる方法、(2)フリー
デル・クラフト触媒例えばSnCl4、TiCl4、FeCl3
等を用いる方法、(3)ハロゲン化水素例えば塩化水
素等を用いる方法、(4)燐化合物例えば五塩化燐、
オキシ塩化燐等を用いる方法、(5)カチオン重合開
始剤例えば塩化ジエチルアルミニウムあるいは二
塩化エチルアルミニウムとトリクロロ酢酸からな
る触媒を用いる方法等が知られている。 しかし、従来の方法では、ゲル化のような高分
子間での反応が進行し、分子内での反応を選択的
に達成することは困難である。 本発明者らは、イソプレンモノマーを一般式
RM(Rはアルキル、アリールあるいはアラルキ
ル基を示し、Mはリチウム、ナトリウム、あるい
はカリウムを示す。)で表わされる有機金属化合
物を開始剤としてリビング重合することにより、
分散度が1.1以下であるような単分散に近いイソ
プレン重合体を得、該重合体に温和な条件下、三
フツ化ホウ素エーテル錯体および一般式R′X
(R′はベンジル、t−ブチルあるいはアリル基を
示し、Xはハロゲンを示す。)で表わされる有機
ハロゲン化物よりなる触媒に接触させることによ
り分散度が2.0以下であるようなイソプレン重合
体環化物を製造する方法を見い出した。 以下各工程について説明する。 イソプレンモノマーを重合する工程において、
リビング重合開始剤である一般式RM(Rはアル
キル、アリールあるいはアラルキル基を示し、M
はリチウム、ナトリウムあるいはカリウムを示
す。)で表わされる有機金属化合物としては、例
えばブチルリチウム、ナトリウムフタレン、ナト
リウムアントラセン、ナトリウムビフエニル、フ
エニルイソプロピルカリウム、α−メチルスチレ
ン4量体カリウム等を用いることができるが、好
ましくはブチルリチウムである。また、重合溶接
の選択は生成するジエン重合体のミクロ構造との
関連で極めて重要である。例えば、n−ブチルリ
チウムを開始剤とする場合、ヘキサン、シクロヘ
キサン、ベンジル、トルエン、キシレンなどの炭
化水素溶媒では、ほぼ選択的に1,4−付加重合
体を生成するが、テトラヒドロフラン、テトラヒ
ドロピラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒で
は、1,2−あるいは3,4−付加重合体が得ら
れることが知られている。 本発明に用いる溶媒としては、イソプレンの
1,4−付加重合体が選択的に得られる炭化水素
溶媒、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ベン
ゼン、トルエン、キシレン等を用いることができ
るが、好ましくはベンゼン、トルエン、キシレン
である。 本発明のイソプレン重合体の分子量に特に制限
を加える必要はないが、該重合体を素材とするレ
ジスト材料の感度が分子量に依存することを考慮
すると、その分子量は10000以上、好ましくは
20000以上になるように重合条件を設定すること
が望ましい。 次に環化工程に用いる触媒として、三フツ化ホ
ウ素エーテル錯体のみでも該重合体の環化反応は
進行するが、反応系へ一般式R′X(R′はベンジル、
t−ブチルあるいはアリル基を示し、Xはハロゲ
ンを示す。)で表わされる有機ハロゲン化物を共
存させることにより、本環化反応は著しく改良さ
れる。すなわち、該錯体を単独で用いる場合に比
較して該錯体と有機ハロゲン化物よりなる触媒を
用いた場合には、反応時間が時間が短縮され、か
つ、得られる重合体環化物の分子量分布の乱れが
抑制される。ここで用いる有機ハロゲン化物とし
て塩化ベンジル、塩化t−ブチル、塩化アリル、
臭化ベンジル、臭化t−ブチル、臭化アリル、ヨ
ウ化ベンジル、ヨウ化t−ブチル、ヨウ化アリル
を挙げることができる。 本工程に用いる溶媒としては、芳香族炭化水
素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等を
用いることができる。 環化工程におけるイソプレン重合体の濃度は、
該重合体の分子量にも依存するが、0.5重量%以
上、15重量%以下、好ましくは10重量%以下で行
うのが望ましい。15重量%以上では反応中に該重
合体のゲル化等が進行し好ましくない。 三フツ化ホウ素エーテル錯体の濃度は、該重合
体のモノマー単位モル数の1モル%以上あれば本
反応は進行するが、実用的な意義から、該重合体
のモノマー単位モル数の3%以上が好ましい。ま
た、共触媒として用いる有機ハロゲン化物は、該
鎖体の10から500モル%、好ましくは20から300モ
ル%である。また共触媒存在下に本反応を行い、
ある環化率を該重合体環化物を製造する際、三フ
ツ化ホウ素エーテル錯体のみで行う場合と比較し
て、触媒量の低減および反応時間の短縮が可能で
ある。 環化反応を行う際の温度は、得られる重合体環
化物の分子量分布との関連で特に重要である。す
なわち、10℃以下では、分子間反応、ゲル化反応
が進行し、また、80℃以上では分子量分布の広い
環化物が生じ好ましくない。従つて、環化反応は
10から80℃、好ましくは20から60℃で行うことが
望ましい。なお、環化反応工程では、該反応溶液
中に0.2重量%以下であればアルコール、例えば
メタノール、エタノール等およびBHT等のフエ
ノール化合物が含まれていても、本反応は支障な
く進行する。 すなわち、重合工程で例えばベンゼンを溶媒と
してイソプレンモノマーをリビング重合して得ら
れる重合体を単離精製することなく、該重合反応
系へ、メタノール、エタノール等の停止剤を添加
した溶液に所定量のベンゼンを加え、濃度調整を
行つた溶液を用いても、上記環化反応は支障なく
達成できる。 該重合体環化物の環化率に特に制限を加える必
要はないが、本レジスト材料の感度が該重合体環
化物の環化率に依存することを考慮すれば、環化
率は40から90%、好ましくは50から80%である。 本発明に従えば、高い集積度の集積回路製造プ
ロセスのネガ型フオトレジストの原料として好適
な分子量分布の狭いイソプレン重合体環化物が温
和な条件下簡便な方法で製造できる。 次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明
する。 実施例 1〜3 10-5mmHgの真空下で厳密に脱水したイソプレ
ンモノマー52gおよびベンゼン515mlを混合し、
攪拌しながらn−ブチルリチウムのヘキサン溶液
(濃度0.165mol/)を所定量(実施例1、15.5
ml;実施例2、4.45ml;実施例3、2.75ml)室温
下で滴下した。その後さらに3時間攪拌を行な
い、重合反応溶液に、開始剤の5倍モル量のメタ
ノールを加え停止した後、該重合反応溶液100重
量部に対し、5重量部の安定剤(BHT)を加え
た。得られたイソプレン重合体のミクロ構造は
NMR測定により、分子量は光錯乱測定法によ
り、また分子量分布は超遠心速度法により評価し
た。 該重合反応溶液20ml(重合体含有量2g、モノ
マー単位換算2.94mmol)にベンゼン80mlを加
え、窒素気流下、25℃で三フツ化ホウ素エーテル
錯体のベンゼン溶液(濃度0.44mol/)4ml
(重合体モノマー単位当り6モル%)とt−ブチ
ルクロライド0.163g(1.76mmol)を加え、2時
間攪拌を行つた。反応液をメタノール中で沈殿さ
せ、粉末状のイソプレン重合体環化物を得た。得
られたイソプレン重合体環化物の環化率はNMR
測定により、分子量分布は超遠心速度法により評
価した。 その結果を表−1に示す。
【表】 比較例 1〜3 実施例1〜3と同様な方法により重合した重合
反応溶液に、開始剤の5倍モル量のメタノールを
加え停止した後、該重合体溶液に該重合体100重
量部に対し、5重量部のBHTを加えた。該重合
体溶液20mlにベンゼン80mlを加えた溶液を用い、
t−ブチルクロライドを添加せず、かつ三フツ化
ホウ素エーテル錯体の添加量又は反応時間を変化
させた他は実施例2と同様にして環化反応を行つ
た。その結果を表−2に示す。
【表】 実施例 4〜9 実施例2の前段の反応で得たイソプレン重合体
溶液(実施例4、40ml;実施例5、80ml;実施例
6〜9、20ml)を用いて(ベンゼン添加量:実施
例4、60ml;実施例5、20ml;実施例6〜9、80
ml)種々の条件下で環化反応を行つた。三フツ化
ホウ素エーテル錯体は重合体のモノマー単位モル
当り6モル%滴下した。その結果を表−3に示
す。
【表】 比較例 4及び5 環化の際にt−ブチルクロライドを添加しない
他は実施例8又は9と同様にして反応を行つた。
その結果を表−4に示す。
【表】 実施例 10及び11 実施例2で塩素化t−ブチルの代わりに他の有
機ハロゲン化物を用いた以外は全く同様の方法に
より環化反応を行つた。その結果を表−5に示
す。
【表】 比較例 6〜8 実施例2で用いたイソプレン重合体溶液を用い
環化触媒を代えた以外は実施例2と同一な条件下
に、環化反応を行つた。その結果を表−6に示
す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 イソプレンモノマーを一般式RM(Rはアル
    キル、アリールあるいはアラルキルを示し、Mは
    リチウム、ナトリウムあるいはカリウムを示す。)
    で表わされる有機金属化合物の存在下に重合さ
    せ、得られた重合体を三フツ化ホウ素エーテル錯
    体および一般式R′X (R′はベンジル、t−ブチルあるいはアリル基
    を示し、Xはハロゲンを示す)で表わされる有機
    ハロゲン化物よりなる触媒と接触させ、重量平均
    分子量wと数平均分子量nの比w/nで
    定義される分散度が2以下であるイソプレン重合
    体環化物を製造する方法。
JP20604882A 1982-11-26 1982-11-26 イソプレン重合体環化物の製造方法 Granted JPS5996111A (ja)

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