JP3476783B2 - Copolymers of α, β-unsaturated nitrile-containing alicyclic polycyclic and methacrylate derivatives - Google Patents
Copolymers of α, β-unsaturated nitrile-containing alicyclic polycyclic and methacrylate derivativesInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、下記構造式(2)で示
される2−ノルボルネン−2−カルボニトリルとメタク
リレート誘導体との重合体とこの新規な重合体よりなる
フォトレジストとに関するものであり、前記の新規な重
合体は、電子、光学、医薬、農薬等の機能性高分子材料
として有用である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer of 2-norbornene-2-carbonitrile represented by the following structural formula (2) and a methacrylate derivative, and a photoresist composed of this novel polymer. The above novel polymer is useful as a functional polymer material for electrons, optics, pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like.
【0002】[0002]
【化2】 [Chemical 2]
【従来の技術】ノルボルネン骨格を有する不飽和化合物
は、ノルボルニレン、5−ビニル−2-ノルボルネン等
を始めとして、多数知られており、それを主要構成成分
とする重合体も多数知られているが、本発明に係る2−
ノルボルネン−2−カルボニトリルを主要構成成分とす
るメタクリレート誘導体との共重合体は知られていな
い。また、ノルボルニレンのような1、2置換オレフィ
ン系化合物は、四塩化チタン等のルイス酸性の触媒によ
る開環重合や、電子密度がかなり低い二重結合を持つ無
水マレイン酸や、マレイミドとのラジカル共重合体が知
られているのみである。2. Description of the Related Art A large number of unsaturated compounds having a norbornene skeleton are known, including norbornylene and 5-vinyl-2-norbornene, and many polymers having them as a main constituent are also known. , According to the present invention 2-
A copolymer with a methacrylate derivative containing norbornene-2-carbonitrile as a main constituent is not known. In addition, 1,2-substituted olefin compounds such as norbornylene are ring-opening polymerized by a Lewis acidic catalyst such as titanium tetrachloride, maleic anhydride having a double bond with a considerably low electron density, or a radical copolymer with maleimide. Only polymers are known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これらの共重合体で
は、例えば、重合体の硬度が高すぎて薄膜化等の加工を
することが難しいという欠点があり、また、遠紫外領域
における光の吸収が強い等の欠点もあり、半導体製造技
術におけるフォトレジストにも不適であった。また、こ
のような化合物では、ラジカル開始剤、または、アニオ
ン開始剤を使用して、アクリレート誘導体やメタクリレ
ート誘導体との共重合体を得ることは、その性質から不
可能であり、材料の改質を図ることが困難であった。These copolymers have, for example, the disadvantage that the hardness of the polymer is too high and it is difficult to perform processing such as thinning, and the absorption of light in the far-ultraviolet region. It is also unsuitable as a photoresist in semiconductor manufacturing technology because of its drawbacks such as strong resistance. Further, in such a compound, it is impossible to obtain a copolymer with an acrylate derivative or a methacrylate derivative by using a radical initiator or an anion initiator, because of its property, it is not possible to modify the material. It was difficult to plan.
【0004】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、薄膜化等の加工が容易であり、遠紫外領域
における光の透過率が高く、半導体製造技術におけるフ
ォトレジストにも適した共重合体を提供することにあ
る。An object of the present invention is to eliminate these drawbacks, it is easy to process such as thinning, has a high light transmittance in the far ultraviolet region, and is suitable for a photoresist in semiconductor manufacturing technology. It is to provide a copolymer.
【0005】[0005]
【課題を解決する手段】上記の目的は、式(1)で示さ
れる2−ノルボルネン−2−カルボニトリルとメタクリ
レート誘導体との新規な共重合体によって達成される。
そして、この2−ノルボルネン−2−カルボニトリルと
メタクリレート誘導体との重合体において、重量平均分
子量が32000であるか、及び/または、2−ノルボ
ルネン−2−カルボニトリルとテトラヒドロピラニルメ
タクリレートとの組成比が36:64であるかすると、
下記するフォトレジストとして使用された場合の特性が
優れている。また、上記の2−ノルボルネン−2−カル
ボニトリルとメタクリレート誘導体との重合体におい
て、重量平均分子量が17000であり、2−ノルボル
ネン−2−カルボニトリルとt−ブチルメタクリレート
との組成比が59:41であっても、下記するフォトレ
ジストとして使用された場合の特性が優れている。上記
いずれの重合体も、フォトレジストとして、極めて有効
である。The above object is achieved by a novel copolymer of 2-norbornene-2-carbonitrile represented by the formula (1) and a methacrylate derivative.
And with this 2-norbornene-2-carbonitrile
In the polymer with the methacrylate derivative , if the weight average molecular weight is 32000 and / or the composition ratio of 2-norbornene-2-carbonitrile and tetrahydropyranyl methacrylate is 36:64,
It has excellent properties when used as a photoresist described below. In addition, the above-mentioned 2-norbornene-2-cal
Even if the weight average molecular weight of the polymer of bonitrile and the methacrylate derivative is 17,000 and the composition ratio of 2-norbornene-2-carbonitrile and t-butylmethacrylate is 59:41, it is used as the photoresist described below. If it is, the characteristics are excellent. the above
Both polymers are extremely effective as photoresists
Der Ru.
【0006】式(1)で示される共重合体は、2−ノル
ボルネン−2−カルボニトリルとメタクリレート誘導体
を出発原料とし、例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香
族系炭化水素を用いて、窒素・アルゴン等の不活性ガス
雰囲気中においてアゾビスイソブチロニトリルのような
アゾ系ラジカル開始剤を用いてラジカル重合できるし、
n―ブチルリチウム等のアルキルリチウム類、フェニル
マグネシウムブロマイド等のグリニヤール試薬を用いて
アニオン重合もできる。さらに、テトラヒドロフランを
用いて窒素・アルゴン等の不活性ガス雰囲気中において
カリウムt−ブトキサイドのような金属アルコキシド試
薬を用いてアニオン重合することも容易である。The copolymer represented by the formula (1) is prepared by using 2-norbornene-2-carbonitrile and a methacrylate derivative as starting materials, and using aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene to produce nitrogen / argon. Radical polymerization using an azo radical initiator such as azobisisobutyronitrile in an inert gas atmosphere such as
Anionic polymerization can also be carried out using alkyllithium such as n-butyllithium and Grignard reagent such as phenylmagnesium bromide. Further, it is easy to carry out anionic polymerization using tetrahydrofuran and a metal alkoxide reagent such as potassium t-butoxide in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen and argon.
【0007】また、2−ノルボルネン−2−カルボニト
リルと共重合できる化合物には、上記のメタクリレート
誘導体の他に、同程度のQ、e値を持つモノマーであれ
ば種類は特に制限されないが、電子材料や、光学材料と
して活用される場合の好ましい共重合性モノマーとして
は、その他にアクリレート誘導体等が非限定的に例示さ
れる。The compound which can be copolymerized with 2-norbornene-2-carbonitrile is not particularly limited in kind as long as it is a monomer having similar Q and e values in addition to the above-mentioned methacrylate derivative. Other examples of preferable copolymerizable monomers used as materials and optical materials include, but are not limited to, acrylate derivatives.
【0008】共重合の方法も、特に限定はされないが、
望ましくは、テトラヒドロフランを用いて、窒素・アル
ゴン等の不活性ガス雰囲気中において、金属アルコキシ
ド試薬を用いて、アニオン共重合を実行することが推奨
される。また、2−ノルボルネン−2−カルボニトリル
の合成方法は、文献公知(Brian Byrne et al., Tetrah
edron Letters, 2189 (1976) )であるが、本発明者
の追実験では再現できなかったため、 2−ノルボルナ
ンを出発原料とする下記の反応式(3)・(4)・
(5)に示す方法を使用して合成した。The method of copolymerization is not particularly limited, either.
Desirably, it is recommended to carry out the anionic copolymerization using a metal alkoxide reagent in an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon using tetrahydrofuran. Further, a method for synthesizing 2-norbornene-2-carbonitrile is known in the literature (Brian Byrne et al., Tetrah.
edron Letters, 2189 (1976)), but since it could not be reproduced in the additional experiment of the present inventor, the following reaction formulas (3), (4)
It was synthesized using the method shown in (5).
【0009】[0009]
【化3】 [Chemical 3]
【0010】[0010]
【化4】 [Chemical 4]
【0011】[0011]
【化5】 [Chemical 5]
【0012】本発明の2−ノルボルネン−2−カルボニ
トリルとメタクリレート誘導体の共重合体は、例えば上
記のような方法によって製造することができるが、本発
明では製造方法そのものは一切限定されないので、上記
の方法の他、公知の種々な方法を適宜応用して製造する
ことも勿論可能であり、それらは前記の構造式(1)を
満足するものであるかぎり全て本発明の技術的範囲に含
まれる。このようにして得られる共重合体は全く新規な
化合物であり、従来の材料では得られない特性が実現で
きるため、電子材料を始めとし、光学材料・医薬・農薬
等の機能性高分子材料として実用性が高い。更に、これ
らの共重合体が有する硬さや遠紫外領域における吸収等
の欠点を、シアノ基を導入したノルボルネン誘導体を用
いることにより、メタクリレート誘導体との共重合が可
能になり、透明性に優れ、かつ、適度な軟らかさが共重
合体に付与されることが可能になり、加工性も向上し
た。これにより、電子材料を始めとする機能性高分子材
料として、従来の重合体以上に機能性高分子材料として
の適用範囲を広げることができる。The copolymer of 2-norbornene-2-carbonitrile and the methacrylate derivative of the present invention can be produced, for example, by the above method, but the production method itself is not limited in the present invention. In addition to the above method, it is of course possible to apply various known methods as appropriate, and all of them are included in the technical scope of the present invention as long as they satisfy the above structural formula (1). . The copolymer obtained in this way is a completely new compound and can realize properties that cannot be obtained with conventional materials, so it can be used as a functional polymer material such as electronic materials, optical materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc. Highly practical. Further, the disadvantages such as hardness and absorption in the far ultraviolet region of these copolymers, by using a norbornene derivative having a cyano group introduced, it becomes possible to copolymerize with a methacrylate derivative, and excellent in transparency, and It became possible to impart appropriate softness to the copolymer, and the processability was also improved. As a result, as a functional polymer material including an electronic material, the range of application as a functional polymer material can be expanded more than conventional polymers.
【0013】[0013]
【作用】従来使用されているフェノールノボラック系の
フォトレジストは、波長の短い光に対して吸収率が高
く、例えば、波長193nmのArFエキシマレーザ光
に対しては不透明であり、波長248nmのKrFエキ
シマレーザ光に対しても透明性が低いので、形成される
パターン形状が悪く、感度も低いという欠点がある。こ
れに反して、本発明に係る重合体の光透過率は、波長2
48nmの光に対しては90%、波長193nmの光に
対しては50%と、従来使用されているフェノールノボ
ラック系のフォトレジストに比して高いので、適切な光
酸発生剤を使用すれば、KrFエキシマレーザ光のみな
らず、波長の短いArFエキシマレーザ光を使用して
も、露光が可能になる。また、露光領域の光酸発生剤か
ら発生する酸が連鎖的に化学反応を引き起こすので高感
度であり、また、その酸によってベースポリマーがアル
カリ水溶液に可溶となるため、アルカリ水溶液を使用し
てなす現像が可能となり、現像後のレジストパターンの
膨潤もなくなる。その結果、高感度であり、また、微細
なレジストパターンの形成が可能であり、しかも、ドラ
イエッチング耐性も高い新型化学増幅型ポジレジストが
実現する。The conventional phenol novolac photoresist has a high absorptivity for light having a short wavelength, and is opaque to ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm, and KrF excimer light having a wavelength of 248 nm. Since it has low transparency to laser light, it has disadvantages such as poor pattern shape and low sensitivity. On the contrary, the light transmittance of the polymer according to the present invention is 2
90% for light of 48 nm and 50% for light of wavelength 193 nm, which are higher than those of phenol novolac-based photoresists that have been conventionally used. Therefore, if an appropriate photo-acid generator is used. , KrF excimer laser light as well as ArF excimer laser light having a short wavelength can be used for exposure. In addition, the acid generated from the photo-acid generator in the exposed area has a high sensitivity because it causes a chemical reaction in a chain, and the acid solubilizes the base polymer in an alkaline aqueous solution. Development using an aqueous solution is possible, and swelling of the resist pattern after development is eliminated. As a result, a new type chemically amplified positive resist having high sensitivity, capable of forming a fine resist pattern, and having high dry etching resistance is realized.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の二つの実施の形態
に係る共重合体について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The copolymers according to the two embodiments of the present invention will be described below.
【0015】第1の実施の形態
2−ノルボルネン−2−カルボニトリルとメタクリル酸
テトラヒドロピラニルとの共重合体の製造方法について
説明する。
(イ)第1工程(反応式(3)を使用してなす2−シア
ノ−2−トリメチルシロキシノルボルナンの製造工程)
十分に乾燥させた200mlの三ツ口フラスコに、ラバ
ーセプタムと、塩化カルシウム管と、ジムロート冷却器
とを取りつけ、テフロンコーティングされたスターラー
バーと、2−ノルボルナノン20.19g(183.3
mmol)と、ヨウ化亜鉛1gと、無水塩化メチレン5
0mlとを入れ、−20℃の窒素雰囲気中で攪拌する。
シアノトリメチルシラン20g(201.6mmol)
をゆっくりテフロンチュウブキャヌラーを使用して反応
容器に滴下導入する。2時間後、室温に戻し、さらに、
6時間攪拌する。薄層クロマトグラフィーを使用して反
応の終了を確認した後、ロータリーエバポレータを使用
して溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ
ーを使用して精製し、2−シアノ−2−トリメチルシロ
キシノルボルナン(endo:exo=8:1の混合物)を得る。こ
の化合物は、淡黄色の液体であり、収量は38.27g
(定量的)であり、IR(KBrneat, cm-1)は、296
2、2877(m)、2229(w)、1456、12
54、1176、1104、910、846、758で
あった。
(ロ)第2工程(反応式(4)を使用してなす2−シア
ノ−2−ヒドロキシノルボルナンの製造工程)
第1工程で得られた2−シアノ−2−トリメチルシロキ
シノルボルナン38.37g(183.3mmol)
と、テフロンコーティングされたスターラーバーと、3
0mlのテトラヒドロフランと、10mlの水と、1m
lの2規定塩酸とを、200mlのナス型フラスコに入
れて、室温において、激しく攪拌する。3時間後に、薄
層クロマトグラフィーを使用して、原料がなくなったこ
とを確認する。その後、2規定炭酸水素カリウム水溶液
を1ml加え、5分間、激しく攪拌する。反応溶液を分
液ロートに移して、油層を分離し、水層は、ジエチルエ
ーテルを使用して3回抽出し、先の油層と合わせて、飽
和食塩水で洗う。得られたエーテル溶液は、無水硫酸ナ
トリウムを使用して乾燥する。溶媒を減圧下において留
去して、粗生成物を得る。これを減圧蒸留する。bp
85.5−86.0°(0.35mmHg)のフラクシ
ョンを取り、無色透明な液体として、2−シアノ−2−
ヒドロキシノルボルナン(endoとexoとの混合物)を得
る。収量は21.41gであり、収率は84.5%であ
り、IR(KBrneat, cm-1)は、3420(s)、29
62、2877、2238(m)、1455、131
2、1173、1074(s)、819、981であっ
た。
(ハ)第3工程(反応式(5)を使用してなす2−ノル
ボルネン−2−カルボニトリルの製造工程)
第2工程で得られた2−シアノ−2−ヒドロキシノルボ
ルナン7.12g(51.5mmol)と、テフロンコ
ーティングされたスターラーバーとを、乾燥した200
mlのナス型フラスコに入れ、十分に窒素で置換して、
無水ピリジン60mlとオキシ塩化リン14.1ml
(155mmol)とを加えて、還流下において攪拌す
る。10時間後に、原料が消失していることを、薄層ク
ロマトグラフィーを使用して確認して、室温において放
冷する。その後、三角フラスコに4規定塩酸200ml
と氷とを入れ、0℃において攪拌しながら、上記の反応
溶液の200mlをジエチルエーテルで薄めた溶液を、
ゆっくり注ぐ。溶液の温度が上がらないように、適時、
氷を追加し、全て注ぎ終わったら、そのまま、1時間攪
拌する。分液ロートを使用して、油層を分離し、水層
は、エーテルを使用して3回抽出し、先の油層と合わせ
て、希炭酸水素カリウム水溶液で洗い、次いで、飽和食
塩水で洗う。得られたジエチルエーテル溶液を無水硫酸
ナトリウムを使用して乾燥させる。濾別した後、溶媒を
減圧下において留去して減圧蒸留する。bp 57−5
8°(4−5mmHg)のフラクションを集める。2−
ノルボルネン−2−カルボニトリル(純度84%)を無
色透明な液体として得る。収量は4.21gであり、収
率は68.0%であり、IR(KBrneat, cm-1)は、2
973、2876、2215(s)、1580(m)、
1447(m)、1314、879、603であった。
1HNMR(CDCL3,δ,TMS as inte
rnal standard)は、6.89(1H,
d,J=3.2Hz)、3.15(1H,s)、3.0
7(1H,m)、1.9−1.63(2H,m)、1.
62−1.47(1H,m)、1.32−1.03(3
H,m)であり、13CNMR(CDCL3,δ)は、
152.7(d)、118.9(s)、116.5
(s)、48.5(t)、45.3(d)、43.3
(d)、24.2(t)、24.0(t)であった。
(ニ)第4工程(2−ノルボルネン−2−カルボニトリ
ルとメタクリル酸テトラヒドロピラニルとの共重合体の
合成工程)
第3工程で得られた2−ノルボルネン−2−カルボニト
リル5g(41.6mmol)と、テフロンコーティン
グされたスターラーバーと、メタクリル酸テトラヒドロ
ピラニル4.72g(27.7mmol)と、無水テト
ラヒドロフラン13.9mlとを、十分乾燥させた10
0mlの三ツ口フラスコに入れ、−17℃の窒素雰囲気
中において、10分間攪拌する。カリウム−t−ブトキ
シド311mg(2.8mmol)を4mlの乾燥TH
Fに溶解して、シリンジを使用してゆっくり滴下する。
2mlのTHFに740mg(2.8mmol)の18
−クラウン−6を溶解した溶液を、シリンジを使用し
て、反応系内の温度が上がらないようにゆっくり滴下
し、1.5時間攪拌する。反応系内の温度を室温に戻し
て、さらに、4時間攪拌し、コンマーシャルグレードの
THFを10ml加えて反応を止める。反応溶液を、
1.5lのメタノールに滴下して、沈殿させ、生じた沈
殿をガラスフィルタを使用して濾別して、40℃、0.
5mmHgにおいて6時間減圧乾燥する。得られた白色
の粉末を再び30mlのTHFに溶解して、上記と同様
に再沈殿させて、盧別して乾燥する。得られた白色の粉
末を再び溶解・沈殿・濾別させ、40℃、0.5mmH
gにおいて16時間減圧乾燥する。得られた共重合体
は、テトラヒドロフランと塩化メチレンとに可溶であ
り、メタノール、ヘキサンには不溶である。収量は3.
85gであり、収率は34.5%であり、重量平均分子
量は32000であり、分散は1.73であり、組成比
は、ノルボルナンとメタクリレートとの比(NMRによ
る。)が36:64であり、IR(KRS-5,film, cm-1)
は、2945、2878、2229(w)、1733、
1455、1112、1037、900、868、82
1であった。 First Embodiment A method for producing a copolymer of 2-norbornene-2-carbonitrile and tetrahydropyranyl methacrylate will be described. (A) First step (process for producing 2-cyano-2-trimethylsiloxynorbornane using reaction formula (3)) In a sufficiently dried 200 ml three-necked flask, a rubber septum and a calcium chloride tube, A Teflon-coated stirrer bar fitted with a Dimroth condenser and 20.19 g (183.3 g) of 2-norbornanone
mmol), 1 g of zinc iodide, and 5 of anhydrous methylene chloride.
0 ml was added and the mixture was stirred in a nitrogen atmosphere at -20 ° C.
Cyanotrimethylsilane 20 g (201.6 mmol)
Is slowly added dropwise to the reaction vessel using a Teflon tube cannula. After 2 hours, return to room temperature,
Stir for 6 hours. After confirming the completion of the reaction using thin layer chromatography, the solvent was distilled off using a rotary evaporator and purified using silica gel column chromatography to obtain 2-cyano-2-trimethylsiloxynorbornane (endo). : exo = 8: 1 mixture). This compound is a pale yellow liquid and the yield is 38.27 g.
(Quantitative) and IR (KBrneat, cm −1 ) is 296
2, 2877 (m), 2229 (w), 1456, 12
54, 1176, 1104, 910, 846, 758. (B) Second step (process for producing 2-cyano-2-hydroxynorbornane using reaction formula (4)) 38.37 g (183) of 2-cyano-2-trimethylsiloxynorbornane obtained in the first step .3 mmol)
And Teflon coated stirrer bar and 3
0 ml tetrahydrofuran, 10 ml water, 1 m
1 of 2N hydrochloric acid is put in a 200 ml eggplant-shaped flask and stirred vigorously at room temperature. After 3 hours, use thin layer chromatography to confirm that the raw material is gone. Then, 1 ml of 2N potassium hydrogen carbonate aqueous solution is added, and the mixture is vigorously stirred for 5 minutes. The reaction solution is transferred to a separating funnel, the oil layer is separated, and the aqueous layer is extracted three times with diethyl ether, combined with the previous oil layer, and washed with saturated saline. The ether solution obtained is dried using anhydrous sodium sulphate. The solvent is distilled off under reduced pressure to give a crude product. This is distilled under reduced pressure. bp
The fraction of 85.5-86.0 ° (0.35 mmHg) was taken, and as a colorless transparent liquid, 2-cyano-2-
Obtain hydroxynorbornane (mixture of endo and exo). The yield was 21.41 g, the yield was 84.5%, and the IR (KBrneat, cm -1 ) was 3420 (s), 29.
62, 2877, 2238 (m), 1455, 131
2, 1173, 1074 (s), 819, 981. (C) Third step (reaction formula (5) 2-norbornene-2-carbonitrile of the manufacturing process makes use of) obtained in about a second factory 2-cyano-2-hydroxy-norbornane 7.12 g (51 0.5 mmol) and a Teflon-coated stirrer bar were dried to 200
Place it in a ml eggplant-shaped flask and replace with nitrogen thoroughly,
60 ml of anhydrous pyridine and 14.1 ml of phosphorus oxychloride
(155 mmol) and the mixture is stirred under reflux. After 10 hours, the disappearance of the raw materials is confirmed using thin layer chromatography and allowed to cool at room temperature. Then, add 200 ml of 4N hydrochloric acid to the Erlenmeyer flask.
And ice, and while stirring at 0 ° C., 200 ml of the above reaction solution was diluted with diethyl ether,
Pour slowly. Timely, so that the temperature of the solution does not rise
Add ice, stir for 1 hour when all is poured. The oil layer is separated using a separating funnel, and the aqueous layer is extracted three times with ether, combined with the previous oil layer, and washed with a dilute aqueous potassium hydrogen carbonate solution, and then with a saturated saline solution. The diethyl ether solution obtained is dried using anhydrous sodium sulphate. After separation by filtration, the solvent is distilled off under reduced pressure and the residue is distilled under reduced pressure. bp 57-5
Collect the 8 ° (4-5 mm Hg) fractions. 2-
Norbornene-2-carbonitrile (purity 84%) is obtained as a colorless transparent liquid. The yield was 4.21 g, the yield was 68.0%, and the IR (KBrneat, cm -1 ) was 2.
973, 2876, 2215 (s), 1580 (m),
It was 1447 (m), 1314, 879 and 603.
1 HNMR (CDCL 3 , δ, TMS as inte
rnal standard is 6.89 (1H,
d, J = 3.2 Hz), 3.15 (1H, s), 3.0
7 (1H, m), 1.9-1.63 (2H, m), 1.
62-1.47 (1H, m), 1.32-1.03 (3
H, m) and 13 CNMR (CDCL 3 , δ) is
152.7 (d), 118.9 (s), 116.5
(S), 48.5 (t), 45.3 (d), 43.3.
The values were (d), 24.2 (t) and 24.0 (t). (D) Fourth step (synthesis step of copolymer of 2-norbornene-2-carbonitrile and tetrahydropyranyl methacrylate) 5-norbornene-2-carbonitrile obtained in the third step 5 g (41.6 mmol) ), A Teflon-coated stirrer bar, 4.72 g (27.7 mmol) of tetrahydropyranyl methacrylate, and 13.9 ml of anhydrous tetrahydrofuran were sufficiently dried.
Place in a 0 ml three-necked flask and stir for 10 minutes in a nitrogen atmosphere at -17 ° C. 311 mg (2.8 mmol) of potassium-t-butoxide was added to 4 ml of dry TH.
Dissolve in F and slowly add dropwise using a syringe.
740 mg (2.8 mmol) 18 in 2 ml THF
-The solution in which Crown-6 is dissolved is slowly added dropwise using a syringe so that the temperature in the reaction system does not rise and stirred for 1.5 hours. The temperature in the reaction system is returned to room temperature and further stirred for 4 hours, and 10 ml of commercial grade THF is added to stop the reaction. The reaction solution
The mixture was added dropwise to 1.5 l of methanol to cause precipitation, and the resulting precipitate was separated by filtration using a glass filter at 40 ° C, 0.
Dry under reduced pressure at 5 mmHg for 6 hours. The white powder obtained is dissolved again in 30 ml of THF, reprecipitated in the same manner as above, separated by Roh and dried. The white powder obtained is dissolved, precipitated and filtered again, and the temperature is 40 ° C. and 0.5 mmH.
Dry under vacuum at 16g for 16 hours. The obtained copolymer is soluble in tetrahydrofuran and methylene chloride and insoluble in methanol and hexane. The yield is 3.
It was 85 g, the yield was 34.5%, the weight average molecular weight was 32000, the dispersion was 1.73, and the composition ratio was a ratio of norbornane to methacrylate (by NMR) of 36:64. Yes, IR (KRS-5, film, cm -1 )
Is 2945, 2878, 2229 (w), 1733,
1455, 1112, 1037, 900, 868, 82
It was 1.
【0016】第2の実施の形態
2−ノルボルネン−2−カルボニトリルとメタクリル酸
t―ブチルとの共重合体の製造方法について説明する。
なお、2−ノルボルネン−2−カルボニトリルの製造工
程は、第1の実施の形態の第1〜第3工程と同一である
から、説明を省略する。
第4工程(2−ノルボルネン−2−カルボニトリルとメ
タクリル酸t―ブチルとの共重合体の合成工程)
2−ノルボルネン−2−カルボニトリル7.5g(6
2.4mmol)と、テフロンコーティングされたスタ
ーラーバーと、メタクリル酸t−ブチル5.91g(4
1.6mmol)と、無水テトラヒドロフラン20.8
mlとを、十分乾燥させた100mlの三ツ口フラスコ
に入れ、−17℃の窒素雰囲気中において、10分間攪
拌する。カリウム−t−ブトキシド467mg(4.2
mmol)を5mlの無水THFに溶解し、反応系内の
温度を上げないように、シリンジを使用してゆっくり滴
下する。−17℃において、30分間攪拌し、コンマー
シャルグレードのTHFを50ml加えて反応を止め
る。反応溶液を2lのメタノールに滴下して沈殿させ、
生じた沈殿をガラスフィルタを使用して濾別して、60
℃、0.5mmHgにおいて6時間減圧乾燥する。得ら
れた淡黄色の粉末を再び100mlのTHFに溶解し
て、上記と同様に再沈殿させて、盧別して乾燥する。得
られた淡黄色の粉末を再び溶解・沈殿・濾別させ、60
℃、0.5mmHgにおいて16時間減圧乾燥する。得
られた共重合体は、塩化メチレン、クロロベンゼンに可
溶であり、メタノール、ヘキサン、ジエチルエーテルに
は不溶である。収量は5.75gであり、収率は42.
9%であり、重量平均分子量は17000であり、分散
は1.57であり、組成比はノルボルナンとメタクリレ
ートとの比が59:41(元素分析による。)であり、
元素分析(C:H:N)は73.18:8.47:6.
46であり、IR(KRS-5,film, cm-1)は、2975、
2937、2881、2229(w)、1721、14
60、1369、1252、1138(s)、848で
あった。 Second Embodiment A method for producing a copolymer of 2-norbornene-2-carbonitrile and t-butyl methacrylate will be described.
Since the manufacturing process of 2-norbornene-2-carbonitrile is the same as the first to third processes of the first embodiment, the description thereof will be omitted. Fourth step (step of synthesizing copolymer of 2-norbornene-2-carbonitrile and t-butyl methacrylate) 2-norbornene-2-carbonitrile 7.5 g (6
2.4 mmol), a Teflon-coated stirrer bar, and 5.91 g of t-butyl methacrylate (4
1.6 mmol) and anhydrous tetrahydrofuran 20.8
ml and a 100 ml three-necked flask that has been sufficiently dried, and stirred for 10 minutes in a nitrogen atmosphere at -17 ° C. Potassium-t-butoxide 467 mg (4.2
(mmol) is dissolved in 5 ml of anhydrous THF and slowly added dropwise using a syringe so as not to raise the temperature in the reaction system. Stir for 30 minutes at -17 ° C and stop the reaction by adding 50 ml of commercial grade THF. The reaction solution was added dropwise to 2 l of methanol to cause precipitation,
The precipitate formed is filtered off using a glass filter,
Dry under reduced pressure at 0.5 ° C. and 0.5 mmHg for 6 hours. The obtained pale yellow powder is again dissolved in 100 ml of THF, reprecipitated in the same manner as above, separated by Roh and dried. The pale yellow powder obtained is again dissolved, precipitated, and filtered to obtain 60
Dry under reduced pressure at 0.5 ° C. and 0.5 mmHg for 16 hours. The obtained copolymer is soluble in methylene chloride and chlorobenzene, and insoluble in methanol, hexane and diethyl ether. The yield was 5.75 g and the yield was 42.
9%, the weight average molecular weight is 17,000, the dispersion is 1.57, the composition ratio is norbornane and methacrylate is 59:41 (by elemental analysis),
Elemental analysis (C: H: N) was 73.18: 8.47: 6.
46, and IR (KRS-5, film, cm -1 ) is 2975,
2937, 2881, 2229 (w), 1721, 14
60, 1369, 1252, 1138 (s) and 848.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るα,
β―不飽和ニトリルを有する脂環式多環族とメタクリレ
ート誘導体との共重合体は、波長の短い光に対しても透
過率が高いので、適切な光酸発生剤を使用することによ
り、ArFエキシマレーザ等波長の短い光による露光・
現像が可能であり、また、適度の軟らかさを有するの
で、薄膜化加工が容易であるので、微細なパターン形成
が要求される半導体装置製造工程等に使用するフォトレ
ジストとしては勿論のこと、電子・光学・医薬・農薬等
の技術分野において、機能性高分子材料として、有用で
ある。As described above, according to the present invention,
A copolymer of an alicyclic polycyclic group having a β-unsaturated nitrile and a methacrylate derivative has high transmittance even for light having a short wavelength. Therefore, by using an appropriate photoacid generator, ArF Exposure with short wavelength light such as excimer laser
Since it can be developed and has an appropriate softness, it can be easily formed into a thin film, and as a matter of course, as a photoresist used in a semiconductor device manufacturing process or the like in which fine pattern formation is required, -Useful as a functional polymer material in the technical fields of optics, medicine, agricultural chemicals, etc.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 220/12 C08F 232/04 CA(STN) REGISTRY(STN)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C08F 220/12 C08F 232/04 CA (STN) REGISTRY (STN)
Claims (4)
であり、m・nは正の整数である。 で示される繰り返し単位を有することを特徴とする2−
ノルボルネン−2−カルボニトリルとメタクリレート誘
導体との重合体。1. The following formula (1): However, R is a t-butyl group or a tetrahydropyranyl group, and m · n is a positive integer. 2- having a repeating unit represented by
A polymer of norbornene-2-carbonitrile and a methacrylate derivative.
−ノルボルネン−2−カルボニトリルとテトラヒドロピ
ラニルメタクリレートとの組成比が36:64であるこ
とを特徴とする請求項1記載の2−ノルボルネン−2−
カルボニトリルとメタクリレート誘導体との重合体。2. The weight average molecular weight is 32000, 2
- norbornene-2-Cal Bonitoriru the composition ratio of tetrahydropyranyl methacrylate according to claim 1, which is a 36:64 2-norbornene-2
A polymer of carbonitrile and a methacrylate derivative.
−ノルボルネン−2−カルボニトリルとt−ブチルメタ
クリレートとの組成比が59:41であることを特徴と
する請求項1記載の2−ノルボルネン−2−カルボニト
リルとメタクリレート誘導体との重合体。3. a weight average molecular weight of 17000, 2
- norbornene-2-Cal Bonitoriru and t - polymer of 2-norbornene-2-carbonitrile and methacrylate derivative according to claim 1, wherein the composition ratio of butyl methacrylate is equal to or is 59:41.
カルボニトリルとメタクリレート誘導体との重合体より
なるフォトレジスト。4. The 2-norbornene-2- according to claim 1.
A photoresist made of a polymer of carbonitrile and a methacrylate derivative.
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