发明名称 制造具有增加之纯度之含羟基聚合物之无水液相之法
摘要 本案系关于一种制造具有增加之纯度之含羟基聚合物之无水液相方法,其包括聚合、纯化、转酯化、纯化、触媒去除及溶剂交换等步骤。所得聚合物溶液可直接用于制备光阻组合物而不需其他加工步骤。
申请公布号 TWI250998 申请公布日期 2006.03.11
申请号 TW092108925 申请日期 2003.04.17
申请人 坎佛电子材料(CFEM)公司 发明人 麦可T. 雪汉;占姆斯R. 苏尼克
分类号 C08F6/04 主分类号 C08F6/04
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种制备无水及纯含羟基聚合物溶液之液相方 法,其包括下到步骤: (A)在第一种溶剂中引发剂的存在下,于自约30℃至 约100℃之温度下,聚合一或多个选自经取代苯乙烯 、烷基丙烯酸酯、一或多个乙烯系不饱和可共聚 合单体及其混合物之群的单体一段至少1分钟之足 够时间,以形成聚合物及第一种溶剂混合物; (B)藉分馏纯化该聚合物及第一种溶剂混合物,其中 另外加入第一种溶剂至该混合物中,该混合物系加 热至该第一种溶剂之沸点及/或搅拌至少1分钟,令 混合物沈降,倾析第一种溶剂并另外加入第一种溶 剂,重复此分馏至少一次,因而使该留下之聚合物 之多分散度为2.0或更低; (C)转酯化该步骤(B)之已纯化混合物,其中该混合物 系在触媒的存在下于该第一种溶剂之沸点回流一 段至少1分钟之足够的时间,及,于自约50℃至约200 ℃之温度下以形成包含含羟基聚合物及第一种溶 剂之反应混合物; (D)纯化该步骤(C)之反应混合物,其中第二种溶剂系 与该反应混合物混合,其中该第二种溶剂是不互溶 的,令这些层分离并移出该第二种溶剂及任何溶解 的副产物和溶解其中之低重量平均分子量聚合物; (E)令该步骤(D)之已纯化反应混合物通过离子交换 材料,以自其除去任何触媒,并因此提供一实质上 无触媒之含烃基聚合物溶液; (F)在该步骤(E)之含羟基聚合物溶液中,加入与光阻 互容之第三种溶剂,然后在至少该第一种溶剂之沸 点的温度下蒸掉第一种溶剂一段足够时间以除去 实质上所有该第一种溶剂,提供实质上纯含羟基聚 合物溶于该第三种溶剂之溶液。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该第二种溶剂 系选自己烷、庚烷、辛烷、石油醚、石油英、低 碳数烷基卤基烃及其混合物组成之群。 3.如申请专利范围第2项之方法,其中该第二种溶剂 是庚烷,该第三种溶剂是与光阻互容的溶剂。 4.如申请专利范围第1项之方法,其中在步骤(F)之后 有一附加步骤,其中令实质上纯含羟基聚合物溶液 进行缩醛化作用,其中该含羟基聚合物溶液系在酸 触媒的存在下与乙烯基醚反应一段足够时间,并在 足够的温度及压力下形成缩醛衍生含羟基聚合物 溶液。 5.如申请专利范围第4项之方法,其中在形成该缩醛 衍生含羟基聚合物溶液之后有一附加步骤,其中该 溶液系被中和以消除其酸性。 6.如申请专利范围第5项之方法,其中在中和步骤之 后有一附加步骤,其中将光酸产生剂加入该已中和 之缩醛衍生含羟基聚合物溶液,以直接产生化学放 大阻抗组合物溶液。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中单体是乙醯氧 基苯乙烯单体或丙烯酸酯单体,或其混合物。 8.一种制备无水及纯含羟基聚合物溶液之液相方 法,其包括下列步骤: (A)在第一种溶剂中引发剂的存在下,于自约30℃至 约100℃之温度下,聚合一或多个选自经取代苯乙烯 、烷基丙烯酸酯、一或多个乙烯系不饱和可共聚 合单体及其混合物之群的单体一段至少1分钟之足 够时间,以形成聚合物及第一种溶剂混合物; (B)转酯化该步骤(A)之混合物,其中该混合物系在触 媒的存在下于该第一种溶剂之沸点回流一段至少1 分钟之足够的时间,及,于自约50℃至约200℃之温度 下以形成包含含羟基聚合物及第一种溶剂之反应 混合物; (C)纯化该步骤(B)之反应混合物,其中第二种溶剂系 与该反应混合物混合,其中该第二种溶剂是不互溶 的,令这些层分离并移出该第二种溶剂及任何溶解 的副产物和溶解其中之低重量平均分子量聚合物; (D)令该步骤(C)之已纯化反应混合物通过离子交换 材料,以自其除去任何触媒,并因此提供一实质上 无触媒之含烃基聚合物溶液; (E)在该步骤(D)之含羟基聚合物溶液中,加入与光阻 互容之第三种溶剂,然后在至少该第一种溶剂之沸 点的温度下蒸掉第一种溶剂一段足够时间以除去 实质上所有该第一种溶剂,提供实质上纯含羟基聚 合物溶于该第三种溶剂之溶液。 9.如申请专利范围第8项之方法,其中步骤A所制得 之聚合物系至少约40重量%溶于该第一种溶剂中。 10.如申请专利范围第8项之方法,其中该第二种溶 剂系选自己烷、庚烷、辛烷、石油醚、石油英、 低碳数烷基卤基烃及其混合物组成之群。 11.如申请专利范围第10项之方法,其中该第二种溶 剂是庚烷,该第三种溶剂是与光阻互容的溶剂。 12.如申请专利范围第8项之方法,其中在步骤(F)之 后有一附加步骤,其中令实质上纯含羟基聚合物溶 液进行缩醛化作用,其中该含羟基聚合物溶液系在 酸触媒的存在下与乙烯基醚反应一段足够时间,并 在足够的温度及压力下形成缩醛衍生含羟基聚合 物溶液。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中在形成该缩 醛衍生含羟基聚合物溶液之后有一附加步骤,其中 该溶液系被中和以消除其酸性。 14.如申请专利范围第13项之方法,其中在中和步骤 之后有一附加步骤,其中将光酸产生剂加入该已中 和之缩醛衍生含羟基聚合物溶液,以直接产生化学 放大阻抗组合物溶液。 15.如申请专利范围第8项之方法,其中单体是乙醯 氧基苯乙烯单体或丙烯酸酯单体,或其混合物。 16.一种制备无水及纯含羟基聚合物溶液之液相方 法,其包括下列步骤: (A)在第一种溶剂中引发剂的存在下,于自约30℃至 约100℃之温度下,聚合一或多个选自经取代苯乙烯 、烷基丙烯酸酯、一或多个乙烯系不饱和可共聚 合单体及其混合物之群的单体一段至少1分钟之足 够时间,以形成聚合物及第一种溶剂混合物; (B)纯化该步骤(A)之反应混合物,其中第二种溶剂系 与该反应混合物混合,其中该第二种溶剂是不互溶 的,令这些层分离并移出该第二种溶剂及任何溶解 的副产物和溶解其中之低重量平均分子量聚合物; (C)转酯化该步骤(B)之混合物,其中该混合物系在触 媒的存在下于该第一种溶剂之沸点回流一段至少1 分钟之足够的时间,及,于自约50℃至约200℃之温度 下以形成包含含羟基聚合物及第一种溶剂之反应 混合物; (D)令该步骤(C)之已纯化反应混合物通过离子交换 材料,以自其除去任何触媒,并因此提供一实质上 无触媒之含烃基聚合物溶液; (E)在该步骤(D)之含羟基聚合物溶液中,加入与光阻 互容之第三种溶剂,然后在至少该第一种溶剂之沸 点的温度下蒸掉第一种溶剂一段足够时间以除去 实质上所有该第一种溶剂,提供实质上纯含羟基聚 合物溶于该第三种溶剂之溶液。 17.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤A所制得 之聚合物系至少约40重量%溶于该第一种溶剂中。 18.如申请专利范围第16项之方法,其中该第二种溶 剂系选自己烷、庚烷、辛烷、石油醚、石油英、 低碳数烷基卤基烃及其混合物组成之群。 19.如申请专利范围第18项之方法,其中该第二种溶 剂是庚烷,该第三种溶剂是与光阻互容的溶剂。 20.如申请专利范围第16项之方法,其中在步骤(E)之 后有一附加步骤,其中令实质上纯含羟基聚合物溶 液进行缩醛化作用,其中该含羟基聚合物溶液系在 酸触媒的存在下与乙烯基醚反应一段足够时间,并 在足够的温度及压力中下形成缩醛衍生含羟基聚 合物溶液。 21.如申请专利范围第20项之方法,其中在形成该缩 醛衍生含羟基聚合物溶液之后有一附加步骤,其中 该溶液系被中和以消除其酸性。 22.如申请专利范围第21项之方法,其中在中和步骤 之后有一附加步骤,其中将光酸产生剂加入该已中 和之缩醛衍生含羟基聚合物溶液,以直接产生化学 放大阻抗组合物溶液。 23.如申请专利范围第16项之方法,其中单体是乙醯 氧基苯乙烯单体或丙烯酸酯单体或其混合物。 24.一种制备无水及纯含羟基聚合物溶液之液相方 法,其包括下列步骤: (A)在第一种溶剂中引发剂的存在下,于自约30℃至 约100℃之温度下,聚合一或多个选自经取代苯乙烯 、烷基丙烯酸酯、一或多个乙烯系不饱和可共聚 合单体及其混合物之群的单体一段至少1分钟之足 够时间,以形成聚合物及第一种溶剂混合物; (B)纯化该步骤(A)之反应混合物,其中第二种溶剂系 与该反应混合物混合,其中该第二种溶剂是不互溶 的,令这些层分离并移出该第二种溶剂及任何溶解 的副产物和溶解其中之低重量平均分子量聚合物; (C)令该步骤(B)之已纯化反应混合物通过离子交换 材料,以自其除去任何触媒,并因此提供一实质上 无触媒之含烃基聚合物溶液; (D)在该步骤(C)之含羟基聚合物溶液中,加入与光阻 互容之第三种溶剂,然后在至少该第一种溶剂之沸 点的温度下蒸掉第一种溶剂一段足够时间以除去 实质上所有该第一种溶剂,提供实质上纯含羟基聚 合物溶于该第三种溶剂之溶液。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中步骤A所制得 之聚合物系至少约40重量%溶于该第一种溶剂中。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中该第二种溶 剂系选自己烷、庚烷、辛烷、石油醚、石油英、 低碳数烷基卤基烃及其混合物组成之群。 27.如申请专利范围第26项之方法,其中该第二种溶 剂是庚烷,该第三种溶剂是与光阻互容的溶剂。 28.如申请专利范围第24项之方法,其中在步骤(D)之 后有一附加步骤,其中令实质上纯含羟基聚合物溶 液进行缩醛化作用,其中该含羟基聚合物溶液系在 酸触媒的存在下与乙烯基醚反应一段足够时间,并 在足够的温度及压力下形成缩醛衍生含羟基聚合 物溶液。 29.如申请专利范围第28项之方法,其中在形成该缩 醛衍生含羟基聚合物溶液之后有一附加步骤,其中 该溶液系被中和以消除其酸性。 30.如申请专利范围第29项之方法,其中在中和步骤 之后有一附加步骤,其中将光酸产生剂加入该已中 和之缩醛衍生含羟基聚合物溶液,以直接产生化学 放大阻抗组合物溶液。 31.如申请专利范围第24项之方法,其中单体是乙醯 氧基苯乙烯单体,或丙烯酸酯单体,或其混合物。 32.一种制备实质上无水及纯含羟基聚合物之液相 方法,其包括下列步骤: (A)在溶剂中引发剂的存在下,于自约30℃至约100℃ 之温度下,聚合一或多个经取代苯乙烯一段至少1 分钟之足够时间,以形成聚(经取代苯乙烯)及溶剂 混合物; (B)转酯化该步骤(A)之混合物,其中该混合物系在触 媒的存在下于该溶剂沸点回流一段至少1分钟之足 够的时间,及,于自约50℃至约200℃之温度下以形成 一包含含羟基聚合物及溶剂之反应混合物; (C)令该步骤(B)之反应混合物通过离子交换材料,以 自其除去任何触媒并因此提供一实质上无触媒之 含烃基聚合物溶液; (D)在该步骤(C)之含羟基聚合物溶液中加入第二种 溶剂,然后在至少该第一种溶剂之沸点的温度下蒸 掉第一种溶剂一段足够时间,以除去实质上所有该 第一种溶剂,提供实质上纯含羟基聚合物溶于该第 二种溶剂之溶液。 33.如申请专利范围第32项之方法,其中在步骤(D)之 后有一附加步骤,其中令实质上纯含羟基聚合物溶 液进行缩醛化作用,其中该含羟基聚合物溶液系在 酸触媒的存在下与乙烯基醚反应一段足够时间,并 在足够的温度及压力下形成一缩醛衍生含羟基聚 合物溶液。 34.如申请专利范围第33项之方法,其中在形成该缩 醛衍生含羟基聚合物溶液之后有一附加步骤,其中 该溶液系被中和以消除其酸性。 35.如申请专利范围第34项之方法,其中在中和步骤 之后有一附加步骤,其中将光酸产生剂加入该已中 和之缩醛衍生含羟基聚合物溶液,以直接产生化学 放大阻抗组合物溶液。 36.如申请专利范围第32项之方法,其中经取代苯乙 烯是乙醯氧基苯乙烯单体。 37.如申请专利范围第32项之方法,其中经取代苯乙 烯具有下式 其中R是(i)-OC(O)R1,其中R1是C1-C5烷基;及(ii)-OR1,其中R 1系与上述相同,为直链或分枝链。 38.如申请专利范围第32项之方法,其中在步骤(D)之 后有一附加步骤,其中藉由选自第三丁基酯、碳酸 第三丁基酯及其混合物组成之群之酸酐的使用令 实质上纯含羟基聚合物溶液在芳族硷的存在下进 行醇解,以产生含羟基聚合物,其中该含羟基聚合 物也包含酸不安定基悬垂其上;其中该聚合作用也 包含乙烯基单体,其系丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯; 及其中该含羟基聚合物是聚羟基苯乙烯。 39.一种制备无水及聚羟基苯乙烯之液相方法,其包 括下列步骤: (A)在溶剂中引发剂的存在下,于自约30℃至约100℃ 之温度下,聚合经取代乙醯氧基苯乙烯一段至少1 分钟之足够时间,以形成聚经取代乙醯氧基苯乙烯 及溶剂混合物; (B)藉分馏纯化该聚经取代乙醯氧基苯乙烯及溶剂 混合物,其中另外加入溶剂至该混合物中,令混合 物沈降,倾析溶剂并另外加入溶剂,重复此分馏至 少一次,因而使该留下之聚合物之多分散度为2.0或 更低; (C)转酯化该步骤(B)之已纯化混合物,其中该混合物 系在触媒的存在下于该溶剂之沸点回流一段至少1 分钟之足够时间,及,于自约50℃至约200℃之温度下 以形成含聚羟基苯乙烯及溶剂之反应混合物; (D)令该步骤(C)之反应混合物通过离子交换材料,以 自其除去任何触媒,并因此提供实质上无触媒之聚 烃基苯乙烯溶液; (E)在该步骤(D)之聚羟基苯乙烯溶液中加入第二种 溶剂,然后在至少该第一种溶剂之沸点的温度下蒸 掉第一种溶剂一段足够的时间,以除去实质上所有 该第一种溶剂,提供实质上纯聚羟基苯乙烯溶于该 第二种溶剂之溶液。 40.如申请专利范围第39项之方法,其中在步骤(E)之 后有一附加步骤,其中令实质上纯聚羟基苯乙烯溶 液进行缩醛化作用,其中该聚羟基苯乙烯溶液系在 酸触媒的存在下,与乙烯基醚反应一段足够的时间 ,并在足够的温度及压力下形成一缩醛衍生聚羟基 苯乙烯溶液。 41.如申请专利范围第40项之方法,其中在形成该缩 醛衍生聚羟基苯乙烯溶液之后有一附加步骤,其中 该溶液系被中和以消除其酸性。 42.如申请专利范围第41项之方法,其中在中和步骤 之后有一附加步骤,其中将光酸产生剂加入该已中 和之缩醛衍生聚羟基苯乙烯溶液,以直接产生化学 放大阻抗组合物溶液。 43.如申请专利范围第39项之方法,其中经取代乙醯 氧基苯乙烯是乙醯氧基苯乙烯单体。 44.如申请专利范围第39项之方法,其中在步骤(E)之 后有一附加步骤,其中藉由选自第三丁基酯、碳酸 第三丁基酯及其混合物组成之群之酸酐的使用令 实质上纯聚羟基苯乙烯溶液在芳族硷的存在下进 行醇解,以产生聚羟基苯乙烯,其中该聚羟基苯乙 烯也包含酸不安定基悬垂其上;其中该聚合作用也 包含乙烯基单体,其系丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
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