JPH09110760A - テトラフェノール系化合物、その中間体および製法 - Google Patents
テトラフェノール系化合物、その中間体および製法Info
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- JPH09110760A JPH09110760A JP27029895A JP27029895A JPH09110760A JP H09110760 A JPH09110760 A JP H09110760A JP 27029895 A JP27029895 A JP 27029895A JP 27029895 A JP27029895 A JP 27029895A JP H09110760 A JPH09110760 A JP H09110760A
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Abstract
て有用なフェノール系化合物を提供する。 【構成】 式(I)の化合物。 Xは水素またはメチルを表し、R1 〜R4 は水素または
1,2−ナフトキノンジアジド−4−もしくは−5−ス
ルホニルを表す。 4−(4−ヒドロキシ−3−メチル
ベンジル)−2,5−ジメチルフェノールとホルムアル
デヒドの反応により、2−ヒドロキシメチル−4−(4
−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルベン
ジル)−3,6−ジメチルフェノールとし、これとフェ
ノールまたはクレゾールの反応により、式(I)のR1
〜R4 が水素の化合物とし、これと1,2−ナフトキノ
ンジアジド−4−または−5−スルホニルハライドの反
応により、式(I)のR1 〜R4 の一つ以上が1,2−
ナフトキノンジアジドスルホニルの化合物とすることが
できる。これらの中間体も提供される。
Description
前駆体として有用な、新規なテトラフェノール系化合
物、その中間体およびそれらの製造方法に関するもので
ある。
合物をキノンジアジドスルホン酸エステル化して、半導
体微細加工用の感光性樹脂組成物における感光剤として
用いることは公知である。すなわち、キノンジアジド基
を有する化合物とノボラック樹脂を含む組成物を金属基
板上に塗布し、これに300〜500nmの光を照射する
と、キノンジアジド基が分解してカルボキシル基を生
じ、アルカリ不溶の状態からアルカリ可溶の状態になる
ことを利用して、かかる組成物はポジ型レジストとして
用いられる。こうしたポジ型レジストは、ネガ型レジス
トに比べて解像力に優れるという特徴を有することか
ら、半導体用の各種集積回路の製作に利用されている。
年、高集積化に伴い、微細化の一途をたどっており、今
やサブミクロンのパターン形成が要求されるに至ってい
る。そのなかでも、リソグラフィープロセスは、集積回
路製造時の重要な地位を占めており、ポジ型レジストに
ついても、一層優れた解像度(高いγ値)が求められる
ようになっている。
脂を含有するレジスト材料については、各成分の組合せ
について従来から数多くの提案がなされてきている。例
えば特開平 1-189644 号公報(=USP 5,153,096)には、フ
ェノール性水酸基を少なくとも2個有するトリフェニル
メタン系の化合物をキノンジアジドスルホン酸エステル
化したものを、感光剤として用いることが記載されてい
る。しかしながらこうした公知の感光剤を用いても、現
在の超高集積回路作製のための超微細加工用、いわゆる
サブミクロンリソグラフィー用のレジストとしては限界
があった。そこで、感度、解像度、耐熱性等のレジスト
性能を向上させるための種々の研究が行われている。
性樹脂組成物の感光剤成分となりうる、あるいはその前
駆体となりうる新規なフェノール系化合物を製造し、提
供することにある。
て、高い感度、高い解像力、高い耐熱性、良好なプロフ
ァイル、良好なフォーカス許容性、少ない現像残渣な
ど、レジスト諸性能のバランスがとれた感光性樹脂組成
物を提供することにある。
性水酸基を4個有する特定構造のフェノール系化合物を
見いだし、そしてこの化合物をキノンジアジドスルホン
酸エステル化したものを感光剤として用いることによ
り、上記の目的が達成されることを見いだし、本発明を
完成した。
るテトラフェノール系化合物を提供するものである。
R1 、R2 、R3 およびR4 は互いに独立に、水素また
は1,2−ナフトキノンジアジド−4−もしくは−5−
スルホニルを表す。
常、隣のベンゼン環と結合するメチレンの位置に対して
2−位または4−位に位置するのが一般的である。式
(I)のなかでも、次式(II)または(III) で示される
化合物は重要である。
の意味を表す。
2 、R3 およびR4 がすべて水素である化合物(以下、
「テトラフェノール(I)」と呼ぶことがある)の前駆
体となりうる2−ヒドロキシメチル−4−(4−ヒドロ
キシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルベンジル)−
3,6−ジメチルフェノールを提供し、さらにはその前
駆体となりうる4−(4−ヒドロキシ−3−メチルベン
ジル)−2,5−ジメチルフェノールをも提供する。こ
れらはそれぞれ、次式(IV)および(V)の構造を有
し、以下、簡単のためそれぞれ、「ジメチロール(I
V)」および「ビスフェノール(V)」と呼ぶことがあ
る。
2,5−ジメチルフェノールを、オルソクレゾールと反
応させることにより、ビスフェノール(V)を製造する
方法を提供し、ビスフェノール(V)をホルムアルデヒ
ドと反応させることにより、ジメチロール(IV)を製造
する方法を提供し、ジメチロール(IV)をフェノールま
たはクレゾールと反応させることにより、テトラフェノ
ール(I)を製造する方法を提供する。 さらには、こ
のテトラフェノール(I)を1,2−ナフトキノンジア
ジド−4−または−5−スルホニルハライドと反応させ
ることにより、式(I)で示され、R1 、R2 、R3 お
よびR4 のうちの少なくとも一つが1,2−ナフトキノ
ンジアジド−4−または−5−スルホニルとなった化合
物(以下、「エステル(I)」と呼ぶことがある)を製
造する方法も提供される。
R1 、R2 、R3 およびR4 の一つが、1,2−ナフト
キノンジアジド−4−または−5−スルホニルであり、
残りが互いに独立に、水素または1,2−ナフトキノン
ジアジド−4−もしくは−5−スルホニルである化合
物、すなわちエステル(I)を有効成分とする感光剤を
も提供する。
R3 およびR4 のうち少なくとも一つが1,2−ナフト
キノンジアジド−4−または−5−スルホニルである化
合物、すなわちエステル(I)は、近ないし中程度の紫
外線や遠紫外線(エキシマーレーザーなどを含む)のよ
うな放射線に感応する感光剤として有用であり、アルカ
リ可溶性ノボラック樹脂とともに、かかる感光剤を含有
する感光性樹脂組成物とすることができる。また、
R1 、R2 、R3 およびR4 がすべて水素である化合
物、すなわちテトラフェノール(I)は、かかる感光剤
の前駆体として有用である。
チロール(IV)をフェノールまたはクレゾールと反応さ
せることにより、製造することができ、ジメチロール
(IV)は、ビスフェノール(V)をホルムアルデヒドと
反応させることにより、製造することができ、そしてビ
スフェノール(V)は、4−ヒドロキシメチル−2,5
−ジメチルフェノールをオルソクレゾールと反応させる
ことにより、製造することができる。 また、4−ヒド
ロキシメチル−2,5−ジメチルフェノールは、例え
ば、2,5−キシレノールをホルムアルデヒドでメチロ
ール化することにより、製造できる。以下、2,5−キ
シレノールから出発して、テトラフェノール(I)、さ
らにはエステル(I)へと導く反応を、順次説明してい
く。
との反応により、4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメ
チルフェノールが得られる。この反応は、2,5−キシ
レノールとホルムアルデヒドとのモル比1:0.9〜1.8
の範囲で、2,5−キシレノールに対して0.8〜1.2モ
ル倍のアルカリ触媒の存在下に、5〜15℃の温度で行
うのが好ましい。アルカリ触媒としては、アルカリ金属
水酸化物が好ましく、例えば水酸化ナトリウムや水酸化
カリウムなどが挙げられる。この反応は水を溶媒として
行うのが好ましく、水は、アルカリ触媒に対して9〜2
0重量倍の範囲で使用される。この反応は、2,5−キ
シレノール、アルカリ触媒および水の存在する系に、ホ
ルムアルデヒドを添加しながら進行させるのが好まし
く、この際ホルムアルデヒドは、通常水溶液の形で用い
られる。そこで上記水の量は、少なくとも反応の初期に
達成されているのが好ましい。
フェノールとオルソクレゾールの反応により、ビスフェ
ノール(V)が得られる。この反応において、オルソク
レゾールは、4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチル
フェノールに対し、一般的には1〜10のモル比、好ま
しくは1.5〜6、さらに好ましくは2〜4のモル比で用
いられる。この際、酸触媒を存在させるのが好ましい。
酸触媒は、塩酸や硫酸のような無機酸およびパラトルエ
ンスルホン酸のような有機酸のいずれでもよいが、なか
でも、硫酸またはパラトルエンスルホン酸、とりわけパ
ラトルエンスルホン酸が好ましく用いられる。酸触媒
は、4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチルフェノー
ルに対し、通常1当量以下、好ましくは0.01〜0.5当
量の範囲で用いられる。
の場合の反応溶媒は、芳香族溶媒、それも芳香族炭化水
素溶媒、あるいはアルコール類であるのが好ましい。芳
香族炭化水素溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシ
レンなどが挙げられ、なかでもトルエンが好ましく、ま
たアルコール類としては、低級アルコール、例えばメタ
ノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールな
どが挙げられ、なかでもメタノールが好ましく用いられ
る。反応溶媒は、オルソクレゾールの量を基準に、一般
的には0.5〜5重量倍の範囲で、好ましくは1〜3重量
倍、さらに好ましくは1〜2重量倍の範囲で使用され
る。反応は、通常10℃から沸点までの範囲、好ましく
は15〜60℃の範囲の温度で行われる。この反応は、
通常大気圧下で進行し、2〜5時間程度行われる。
9g/100g以下である溶媒を加えたあと、水洗分液
することにより、金属分を低減させておくのが好まし
い。ここで、水への溶解度が9g/100g以下とは、
20℃の水100gに溶ける最大量が9g以下であるこ
とを意味する。またここで用いる溶媒は、20℃におい
て、ビスフェノール(V)の溶解度が1g/100g以
上であるのが好ましい。かかる溶媒としては、酢酸エチ
ルや酢酸n−ブチル、酢酸イソアミルのような酢酸エス
テル類、メチルイソブチルケトンや2−ヘプタノンのよ
うなケトン類などが挙げられ、なかでも酢酸エチルが好
ましく用いられる。
フェノール(V)を含む溶液は、さらに芳香族溶媒を加
えて、目的物を晶析させることができる。ここで用いる
芳香族溶媒は、反応に用いたものと同じであっても異な
っていてもよいが、好ましくはトルエンが用いられる。
ホルムアルデヒドと反応させることにより、ジメチロー
ル(IV)が得られる。この反応においては、ビスフェノ
ール(V)に対し、ホルムアルデヒドを2〜10のモル
比で用いるのが好ましく、さらには4〜8の範囲のモル
比で用いるのが一層好ましい。このモル比が高すぎても
低すぎても、反応の選択性が低下する傾向にある。この
反応は、アルカリ触媒の存在下で行われる。アルカリ触
媒は、無機塩基および有機塩基のいずれでもよいが、特
に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウムなどの無機塩基、なかでも水酸化ナト
リウムが好ましく用いられる。アルカリ触媒は、ビスフ
ェノール(V)に対して、一般的には0.5〜5モル倍、
好ましくは1〜4モル倍、さらに好ましくは2〜3モル
倍の範囲で使用される。触媒量が少なすぎると、反応時
間が長くなり、またそれが多すぎると、反応の選択性が
悪くなる傾向にある。
媒としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、水、メ
タノールなどの極性溶媒が好ましく、なかでも水が好ま
しく使用される。溶媒の量は、ビスフェノール(V)に
対し、一般的には1〜10重量倍、好ましくは3〜6重
量倍、さらに好ましくは3〜5重量倍の範囲である。反
応温度は一般的には10〜60℃、好ましくは30〜5
0℃、さらに好ましくは35〜45℃の範囲である。反
応温度が高すぎると反応の選択性が低下する傾向にあ
り、また温度が低すぎると反応が遅くなる。反応の仕込
みは、ビスフェノール(V)、アルカリ触媒および反応
溶媒の混合物中に、ホルムアルデヒドを添加していく方
法が好ましい。この際ホルムアルデヒドは、0.1〜4時
間かけて添加するのが好ましく、さらには0.5〜2時
間、とりわけ0.5〜1時間で、ホルムアルデヒドの添加
を終了するのが好ましい。ホルムアルデヒドを急激に添
加すると、発熱が激しく、また反応の選択性が低下する
傾向にあり、一方ホルムアルデヒドの添加時間が長すぎ
ると、副生成物が多くなる傾向にある。ホルムアルデヒ
ドの添加は、好ましくはその水溶液を滴下していく方法
により行われる。
ェノールまたはクレゾールと反応させることにより、テ
トラフェノール(I)が得られる。この際、パラクレゾ
ールを用いれば、前記式(II)で示され、R1 、R2 、
R3 およびR4 がすべて水素である化合物が得られ、
またフェノールを用いれば、前記式(III) で示され、R
1 、R2 、R3 およびR4 がすべて水素である化合物が
得られる。この反応において、フェノールまたはクレゾ
ールは、ジメチロール(IV)に対し、一般的には2〜5
0のモル比、好ましくは3〜20、さらに好ましくは4
〜12のモル比で用いられる。この反応は一般に酸触媒
の存在下で行われ、酸触媒は、塩酸や硫酸のような無機
酸およびパラトルエンスルホン酸のような有機酸のいず
れでもよいが、なかでも、硫酸またはパラトルエンスル
ホン酸、とりわけパラトルエンスルホン酸が好ましく用
いられる。酸触媒は、ジメチロール(IV)に対し、通常
1当量以下、好ましくは0.01〜0.5当量の範囲で用い
られる。
の場合の反応溶媒は、芳香族溶媒、それも芳香族炭化水
素溶媒、あるいはアルコール類であるのが好ましい。ア
ルコール類としては、低級アルコール、それもメタノー
ルが挙げられ、また芳香族炭化水素溶媒としては、ベン
ゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられ、なかでもト
ルエンが好ましく用いられる。反応溶媒、例えば芳香族
溶媒は、フェノールまたはクレゾールの量を基準に、一
般的には0.5〜5重量倍の範囲で、好ましくは1〜3重
量倍、さらに好ましくは1〜2重量倍の範囲で使用され
る。 反応は、通常10℃から沸点までの範囲、好まし
くは15〜60℃の範囲の温度で行われる。この反応
は、通常大気圧下で進行し、2〜5時間程度行われる。
合は、反応の進行とともに、またそれより高い温度で反
応を行った場合は、反応終了後室温付近まで冷却するこ
とにより、目的物であるテトラフェノール(I)の結晶
が析出してくる。この結晶を取り出すことにより、粗生
成物が得られ、その後任意の精製手段を施すことができ
る。例えば、この化合物は常温で芳香族溶媒への溶解度
が小さいので、芳香族溶媒からの晶析を行うことによ
り、あるいは必要によりそれを繰り返すことにより、精
製することができる。この際に用いる晶析溶媒は、反応
に用いたものと同じであっても異なっていてもよい。
ンジアジドスルホン酸エステル化して、半導体製造用の
感光性樹脂組成物における感光剤とする場合は、水への
溶解度が9g/100g以下である溶媒に上記粗生成物
を溶解したあと、水洗分液することにより、金属分を低
減させておくのが好ましい。ここで、水への溶解度が9
g/100g以下とは、20℃の水100gに溶ける最
大量が9g以下であることを意味する。またここで用い
る溶媒は、20℃において、テトラフェノール(I)の
溶解度が1g/100g以上であるのが好ましい。 か
かる溶媒としては、酢酸エチルや酢酸n−ブチル、酢酸
イソアミルのような酢酸エステル類、メチルイソブチル
ケトンや2−ヘプタノンのようなケトン類などが挙げら
れ、なかでも酢酸エチルが好ましく用いられる。
ノール(I)を含む溶液は、さらに芳香族溶媒を加え
て、目的物を晶析させることができる。ここで用いる芳
香族溶媒は、反応に用いたものと同じであっても異なっ
ていてもよいが、好ましくはトルエンが用いられる。
は、例えばキノンジアジドスルホン酸エステル化して、
感光剤とすることができる。エステル化にあたっては、
1,2−キノンジアジド骨格を有する各種のスルホン酸
誘導体を用いることができるが、好ましくは1,2−ナ
フトキノンジアジド−4−または−5−スルホニルハラ
イドが用いられる。スルホニルハライドを構成するハロ
ゲンは、例えば塩素や臭素などであることができるが、
通常は塩素であるのが好ましく、したがって、1,2−
ナフトキノンジアジド−4−または−5−スルホニルク
ロライドが、エステル化剤として好ましく用いられる。
また、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル
ハライドと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホ
ニルハライドの混合物を用いることもできる。エステル
化反応において、1,2−ナフトキノンジアジド−4−
および/または−5−スルホニルハライドは、テトラフ
ェノール(I)に対し、通常1.2〜4のモル比、好まし
くは1.4〜2.5のモル比で用いられる。
存在下で行われる。脱ハロゲン化水素剤としては、一般
的に塩基性の化合物、例えば炭酸ナトリウム、炭酸水素
ナトリウムのような無機塩基、エチルアミン、エタノー
ルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、トリ
エチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジ
エチルアニリンのようなアミン類が挙げられる。脱ハロ
ゲン化水素剤は、1,2−ナフトキノンジアジド−4−
または−5−スルホニルハライドに対し、通常1.05〜
1.5のモル比、好ましくは1.05〜1.2、さらに好まし
くは1.1〜1.2のモル比で用いられる。
る。反応溶媒としては、エーテル類、ラクトン類、脂肪
族ケトン類などが挙げられ、なかでも、ジオキソラン、
1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、γ−ブチロ
ラクトン、アセトンおよび2−ヘプタノンから選ぶのが
好ましい。これらをそれぞれ単独で、または2種以上組
み合わせて用いることができるが、とりわけ1,4−ジ
オキサンが好ましい。反応溶媒は、テトラフェノール
(I)とキノンジアジドスルホニルハライドの合計量を
基準に、通常は2〜6重量倍の範囲で、好ましくは3〜
5重量倍、さらに好ましくは4〜5重量倍の範囲で使用
される。
でも十分進行し、一般的には20〜30℃の範囲の温度
が採用され、2〜10時間程度行われる。
固形物を濾過したあと、濾液を薄い酸水溶液、例えば
0.1〜2重量%程度の濃度の酢酸水溶液と混合すれば、
目的物であるエステルが析出してくる。これを濾過、洗
浄および乾燥することにより、エステルを取り出すこと
ができる。
1,2−ナフトキノンジアジドスルホニルハライドのモ
ル比にもよるが、通常は、式(I)におけるR1 、
R2 、R3およびR4 のいずれか一つがキノンジアジド
スルホニルとなったもの(モノエステル)、それらのい
ずれか二つがキノンジアジドスルホニルとなったもの
(ジエステル)、それらのいずれか三つがキノンジアジ
ドスルホニルとなったもの(トリエステル)、およびそ
れら四つのすべてがキノンジアジドスルホニルとなった
もの(テトラエステル)のうち、2種以上の混合物とし
て得られる。この混合物は、通常そのまま感光剤として
用いることができる。
外線ないし遠紫外線(エキシマーレーザー等を含む)な
どの放射線に感応する感光剤として有利に使用すること
ができる。この感光剤は、アルカリ可溶性ノボラック樹
脂と組み合わせてポジ型レジスト用の感光性樹脂組成物
とした場合に、特に高い効果を発揮する。
合物の1,2−キノンジアジドスルホン酸エステルを併
用することもできる。併用されるキノンジアジドスルホ
ン酸エステルの具体例としては、特開平 5-204148 号公
報に記載の化合物、特開平 5-323597 号公報(=EP-A-57
0,884) に記載の化合物、特開平 6-167805 号公報(=EP-
A-573,056) に記載の化合物、次式(VI)
を表し;R11およびR12の他方、R13、R14ならびにR
15は互いに独立に、水素、炭素数6以下のアルキル、炭
素数6以下のシクロアルキル、炭素数6以下のアルケニ
ル、炭素数6以下のアルコキシまたはハロゲンを表し;
R16およびR17は互いに独立に、水素、炭素数6以下の
アルキル若しくは炭素数6以下のアルケニルを表すか、
または両者が末端で一緒になって、両者が結合する炭素
原子とともに炭素数6以下のシクロアルカン環を形成
し;Q1 、Q2 、Q3 およびQ4 の一つはo−キノンジ
アジドスルホニルを表し、残りは互いに独立に、水素ま
たはo−キノンジアジドスルホニルを表す)
た特願平 7-58826号に記載のもの)などが挙げられる。
アジドスルホン酸エステルを用いる場合はそれも含め
て、感光剤は、感光性樹脂組成物中の全固形分の量を基
準に、10〜50重量%の範囲で含有するのが好まし
い。
性ノボラック樹脂は、フェノール性水酸基を少なくとも
1個有する化合物とアルデヒドとを、酸触媒の存在下に
縮合させて得られるものであって、その種類は特に限定
されるものでなく、レジスト分野で用いられる各種のも
のであることができる。ノボラック樹脂の原料となるフ
ェノール系化合物としては、例えば、メタクレゾール、
パラクレゾール、オルトクレゾール、2,5−キシレノ
ール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノール、
2,3,5−トリメチルフェノール、3−メチル−6−
t−ブチルフェノール、t−ブチルハイドロキノンなど
が挙げられる。 また、ノボラック樹脂のもう一方の原
料であるアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、ベンズアルデヒド、グリオキサール、サ
リチルアルデヒドなどが挙げられる。特にホルムアルデ
ヒドは、約37重量%の水溶液として工業的に量産され
ており、好適に用いられる。
2種以上と、アルデヒドの1種または2種以上とを、酸
触媒の存在下に縮合させることにより、ノボラック樹脂
が得られる。酸触媒としては、有機酸、無機酸、二価金
属塩などが用いられ、具体例としては、シュウ酸、酢
酸、パラトルエンスルホン酸、塩酸、硫酸、リン酸、酢
酸亜鉛などが挙げられる。縮合反応は常法に従って行う
ことができ、例えば60〜120℃の範囲の温度で2〜
30時間程度行われる。また、反応はバルクで行って
も、適当な溶媒中で行ってもよい。
像残渣を少なくするなどの目的で、例えば分別などの操
作を施して、 そのゲル浸透クロマトグラフィー(GP
C)(UV254nmの検出器を使用)によるパターンに
おいて、ポリスチレン換算分子量で900以下の成分の
面積比が、未反応のフェノール系化合物のパターン面積
を除く全パターン面積に対して25%以下、さらには2
0%以下となるようにしておくのが好ましい。分別を行
う場合は、ノボラック樹脂を、良溶媒、例えばメタノー
ルやエタノールのようなアルコール、アセトンやメチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケト
ン、エチルセロソルブのようなエチレングリコールエー
テル、エチルセロソルブアセテートのようなエチレング
リコールエーテルエステル、テトラヒドロフランのよう
な環状エーテルなどに溶解し、この溶液を水中に注いで
高分子量成分を沈澱させる方法、あるいはこの溶液を、
ペンタン、ヘキサン、ヘプタンのような貧溶媒と混合し
て分液する方法などが採用できる。
多くしたノボラック樹脂に、分子量900以下のアルカ
リ可溶性フェノール系化合物を加えることも有効であ
る。分子量900以下のアルカリ可溶性フェノール系化
合物としては、分子構造中にフェノール性水酸基を2個
以上有するものが好ましく、例えば特開平 2-275955 号
公報(=EP-A-358,871) や特開平 2-2560 号公報に記載の
ものなどが挙げられる。分子量900以下のアルカリ可
溶性フェノール系化合物を用いる場合は、感光性樹脂組
成物中の全固形分の量を基準として、3〜40重量%の
範囲で含有させるのが好ましい。
は、感光剤およびノボラック樹脂、あるいは必要に応じ
てさらに分子量900以下のアルカリ可溶性フェノール
系化合物を、溶剤に混合溶解することにより行われる。
ここで用いる溶剤は、適当な乾燥速度を有し、溶剤が蒸
発したあとに均一で平滑な塗膜を与えるものが好まし
い。このような溶剤としては、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテートやエチルセロソルブアセテ
ート、メチルセロソルブアセテートのようなグリコール
エーテルエステル類、ピルビン酸エチルや酢酸n−アミ
ル、乳酸エチルのようなエステル類、2−ヘプタノンの
ようなケトン類、γ−ブチロラクトンのような環状エス
テル類、その他、特開平 2-220056 号公報に記載のも
の、特開平 4-362645 号公報に記載のもの、特開平 4-3
67863 号公報に記載のものなどが挙げられる。溶剤とし
ては、それぞれの化合物を単独で、または2種以上混合
して用いることができる。
性樹脂組成物は、必要に応じてさらに、添加物として少
量の樹脂や染料を含有することもできる。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら
限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を
表す%および部は、特にことわらないかぎり重量基準で
ある。
5−ジメチルフェノールの製造
キシレノール610.9g、水酸化ナトリウム200gお
よび水2500gを仕込み、12℃で攪拌しながら、3
7%ホルマリン565gを1時間30分かけて滴下し、
その後さらに4時間反応させた。反応終了後、28%ア
ンモニア水89gを仕込み、30分攪拌してから酢酸4
00gを仕込み、濾過した。得られた濾過物を水洗した
あと乾燥することにより、4−ヒドロキシメチル−2,
5−ジメチルフェノール609g(液体クロマトグラフ
ィーによる純度99%)を得た。
2.21 (s, 3H); 3.76 (brs, 1H);4.50 (s, 2H); 6.61
(s, 1H); 7.01 (s, 1H);7.99 (brs, 1H).
エンスルホン酸4.76g、オルソクレゾール54.07g
およびメタノール108.14gを仕込んで30℃に調温
し、そこへ4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチルフ
ェノール38.05gを10分割して1時間かけて投入
し、その後さらに2時間反応させた。反応終了後、トル
エン200gおよび酢酸エチル200gを仕込み、さら
にイオン交換水200gを仕込んで攪拌したあと分液し
た。その後、1%シュウ酸水溶液200gを仕込んで攪
拌し、分液することにより脱金属を行った。次にイオン
交換水200gでの洗浄を4回行ったあと、オイル層を
濃縮した。濃縮マスにトルエン200gを仕込んで20
℃まで冷却し、濾過したあと、トルエン200gでリン
スした。この濾過物を酢酸エチル200gに溶解し、さ
らにトルエン200gを仕込んで濃縮した。濃縮マスに
トルエン200gを仕込んで20℃まで冷却し、濾過し
たあと、トルエン200gでリンスした。
して、4−(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジル)−
2,5−ジメチルフェノール20.12g(定量純度9
0.05%)を得た。4−ヒドロキシメチル−2,5−ジ
メチルフェノール基準の収率は29.9%であった。
3 (s, 9H); 3.63 (s, 2H); 6.53 (s, 1H);6.64 (d, J =
7.9 Hz, 1H);6.67 (d, J = 7.9 Hz, 1H); 6.78 (s, 1
H);6.78 (s, 1H); 8.90 (s, 1H); 9.00 (s, 1H).
得られた純度90.05%の4−(4−ヒドロキシ−3−
メチルベンジル)−2,5−ジメチルフェノール12.12
g、水酸化ナトリウム4.8gおよび水48.0gを仕込ん
で40℃に調温した。そこへ37%ホルマリン24.35
gを1時間かけて滴下し、その後さらに2時間攪拌し
た。反応終了後90%酢酸水溶液10gで中和し、25
℃に冷却した。次に濾過し、イオン交換水100gでリ
ンスした。この濾過物を酢酸エチル200gに溶解し、
さらにトルエン50gを加えて濃縮した。濃縮マスにト
ルエン200gを仕込んで20℃まで冷却し、濾過した
あと、トルエン200gでリンスした。
して、2−ヒドロキシメチル−4−(4−ヒドロキシ−
3−ヒドロキシメチル−5−メチルベンジル)−3,6
−ジメチルフェノール9.20g(純度86%)を得た。
4−(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジル)−2,
5−ジメチルフェノール基準の収率は58.1%であっ
た。
5 (s, 3H); 2.07 (s, 3H); 2.08 (s, 3H);3.70 (s, 2
H); 4.47 (s, 2H); 4.62 (s, 2H);5.70 (brs, 2H); 6.7
0 (s, 1H); 6.80 (s, 2H);8.30 (brs, 2H).
メチルベンジル)−4−〔4−ヒドロキシ−3−(2−
ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルベンジ
ル〕−3,6−ジメチルフェノールの製造
ンスルホン酸0.76g、パラクレゾール17.3gおよび
トルエン17.3gを仕込んで30℃に調温し、そこへ実
施例2で得られた純度86%の2−ヒドロキシメチル−
4−(4−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メ
チルベンジル)−3,6−ジメチルフェノール6.05g
を10分割して1時間かけて投入し、さらに2時間反応
させた。反応終了後、濾過し、トルエン200gでリン
スした。この濾過物をトルエン200gおよび酢酸エチ
ル200gに仕込み、さらにイオン交換水200gを仕
込んで攪拌したあと、分液した。その後、1%シュウ酸
水溶液200gを仕込んで攪拌し、分液することにより
脱金属を行った。次にイオン交換水200gでの洗浄を
4回行ったあと、オイル層を濃縮した。濃縮マスにトル
エン200gを仕込んで20℃まで冷却し、濾過したあ
とトルエン200gでリンスした。
して、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−
4−〔4−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシ−5−メ
チルベンジル)−5−メチルベンジル〕−3,6−ジメ
チルフェノール3.52g(定量純度95.8%)を得た。
2−ヒドロキシメチル−4−(4−ヒドロキシ−3−ヒ
ドロキシメチル−5−メチルベンジル)−3,6−ジメ
チルフェノール基準の収率は40.6%であった。
8 (s, 3H); 1.98 (s, 3H); 2.07 (s, 6H);2.12 (s, 3
H); 3.62 (s, 2H); 3.70 (s, 2H);3.84 (s, 2H); 6.30
(s, 1H); 6.57 (s, 1H);6.65 (d, J = 7.9 Hz, 1H); 6.
66 (s, 1H);6.67 (s, 1H); 6.68 (s, 1H);6.70 (d, J =
7.9 Hz, 1H);6.75 (d, J = 7.9 Hz, 1H);6.80 (d, J =
7.9 Hz, 1H); 8.00 (brs, 2H);9.31 (brs, 2H).
ル)−4−〔4−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベ
ンジル)−5−メチルベンジル〕−3,6−ジメチルフ
ェノールの製造
フェノール15.1gを用い、同時に仕込むトルエンの量
を15.1gとした以外は、実施例3と同様の操作を行っ
て、2−(4−ヒドロキシベンジル)−4−〔4−ヒドロ
キシ−3−(4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルベ
ンジル〕−3,6−ジメチルフェノール3.21g(定量
純度95.2%)を得た。2−ヒドロキシメチル−4−
(4−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチル
ベンジル)−3,6−ジメチルフェノール基準の収率は
39.1%であった。
メチルベンジル)−4−〔4−ヒドロキシ−3−(2−
ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルベンジ
ル〕−3,6−ジメチルフェノールのキノンジアジドス
ルホン酸エステル化
られた化合物を0.96g、1,2−ナフトキノンジアジ
ド−5−スルホニルクロライドを1.07g、および1,
4−ジオキサンを10.2g仕込んで25℃に調温し、そ
こへトリエチルアミン0.49gを1時間かけて滴下し、
その後さらに3時間反応させた。 反応終了後、酢酸
0.13gで中和し、濾過した。その濾液を酢酸0.5gお
よびイオン交換水50gの混合液中に投入し、1時間攪
拌したあと濾過し、洗浄した。得られた濾過物を45℃
で一昼夜減圧乾燥して、1.88gの感光剤Aを得た。
8 (s, 3H); 1.97 (s, 3H); 2.03 (s, 6H);2.08 (s, 3
H); 3.72 (s, 2H); 3.82 (s, 2H);3.83 (s, 2H); 6.27
(s, 1H); 6.35 (s, 1H);6.58 (s, 1H); 6.61 (d, J =
7.9 Hz, 1H);6.66 (d, J = 7.9 Hz, 1H); 6.71 (s, 1
H);6.75 (s, 1H); 6.85 (d, J = 7.9 Hz, 1H);6.91 (d,
J = 7.9 Hz, 1H);7.31 (d, J = 8.3 Hz, 1H);7.41 (d,
J = 8.3 Hz, 1H);7.61 (dd, J = 8.2, 8.3 Hz, 1H);7.
62 (dd, J = 8.2, 8.3 Hz, 1H);7.73 (d, J = 8.3 Hz,
1H);7.74 (d, J = 8.3 Hz, 1H);8.05 (s, 1H); 8.08
(s, 1H);8.16 (d, J = 8.2 Hz, 1H);8.24 (d, J = 8.2
Hz, 1H);8.54 (d, J = 8.3 Hz, 1H);8.62 (d, J = 8.3
Hz, 1H).
ル)−4−〔4−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベ
ンジル)−5−メチルベンジル〕−3,6−ジメチルフ
ェノールのキノンジアジドスルホン酸エステル化
物に代えて、実施例4で得られた化合物0.91gを用
い、同時に仕込む1,4−ジオキサンの量を9.9gとし
た以外は、実施例5と同様の操作を行って、1.83gの
感光剤Bを得た。
レゾール121.5部、メチルイソブチルケトン252
部、10%シュウ酸水溶液37.0部および90%酢酸水
溶液84.8部を仕込み、100℃の油浴で加熱攪拌しな
がら、37%ホルマリン129.5部を40分かけて滴下
し、その後さらに15時間反応させた。次に水洗、脱水
して、ノボラック樹脂を42.3%含有するメチルイソブ
チルケトン溶液466部を得た。ゲル浸透クロマトグラ
フィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子
量は4300であった。この溶液450部を底抜きセパ
ラブルフラスコに仕込み、さらにメチルイソブチルケト
ン909.6部およびn−ヘプタン996.1部を加えて、
60℃で30分間攪拌したあと、静置し、分液した。分
液で得られた下層のマスに、2−ヘプタノンを380部
加え、メチルイソブチルケトンおよびn−ヘプタンをエ
バポレーターにより除去して、ノボラック樹脂の2−ヘ
プタノン溶液を得た。GPCによるポリスチレン換算重
量平均分子量は9000であり、ポリスチレン換算分子
量で900以下の範囲の面積比は、全パターン面積に対
して14%であった。
固形分換算で15部、添加剤として1,3−ビス〔1−
(2,4−ジヒドロキシフェニル)−1−メチルエチ
ル〕ベンゼンを3.9部、表1に示した1,2−ナフトキ
ノンジアジド系感光剤および2−ヘプタノンを、2−ヘ
プタノンが合計で50部になるように混合し、溶解し
た。この液を孔径0.2μm のフッ素樹脂製フィルターで
濾過して、レジスト液を調製した。
回転塗布器を用いて上記レジスト液を、乾燥後の膜厚が
1.1μm となるように塗布し、ホットプレートにて90
℃で1分間ベークした。次いで、365nm(i線)の露
光波長を有する縮小投影露光器〔(株)ニコン製品、NS
R 1755i 7A、NA=0.5)を用いて、露光量を段階的に変化
させて露光した。次にこのウェハーを、ホットプレート
にて110℃で1分間ベークした。 これを現像液"SOP
D"〔住友化学工業(株)製品〕で1分間現像して、ポジ
型パターンを得た。それぞれのポジ型パターンについ
て、以下のようにして評価し、結果を表1に示した。
ペースパターンが1:1になる露光量で表示した。
が1:1になる露光量(実効感度)で、膜減りなく分離
するラインアンドスペースパターンの寸法を、走査型電
子顕微鏡で測定した。
μm ラインアンドスペースパターンの断面形状を走査型
電子顕微鏡で観察した。
いて0.40μm ラインアンドスペースパターンが膜減り
なく分離する焦点の幅を、走査型電子顕微鏡で測定し
た。
像残渣)の有無を観察した。
(=残膜厚/初期膜厚)をプロットし、その傾きθを求
め、tan θをγ値とした。
ヒドロキシ−2,5−ジメチルベンジル)ベンゼンと
1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロラ
イドとのモル比1:4の縮合物
フェノール系化合物のなかで、R1 、R2 、R3 および
R4 のうちの少なくとも一つが1,2−ナフトキノンジ
アジドスルホニルであるものは、感光性樹脂組成物用の
感光剤として有用であり、またR1 、R2 、R3 および
R4 がすべて水素であるものは、その感光剤の前駆体と
して有用である。そして、1,2−ナフトキノンジアジ
ドスルホン酸エステル化された上記感光剤を含む感光性
樹脂組成物は、半導体微細加工用として、高い感度、高
い解像力(γ値)、良好なプロファイル、良好なフォー
カス許容性、少ない現像残渣など、レジスト諸性能のバ
ランスがとれたものとなる。
Claims (11)
- 【請求項1】式(I) (式中、Xは水素またはメチルを表し、R1 、R2 、R
3 およびR4 は互いに独立に、水素または1,2−ナフ
トキノンジアジド−4−もしくは−5−スルホニルを表
す)で示されるテトラフェノール系化合物。 - 【請求項2】式(II)または(III) (式中、R1 、R2 、R3 およびR4 は請求項1記載の
意味を表す)で示される請求項1記載の化合物。 - 【請求項3】R1 、R2 、R3 およびR4 がすべて水素
である請求項1または2記載の化合物。 - 【請求項4】R1 、R2 、R3 およびR4 の少なくとも
一つが1,2−ナフトキノンジアジド−4−または−5
−スルホニルである請求項1または2記載の化合物。 - 【請求項5】2−ヒドロキシメチル−4−(4−ヒドロ
キシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルベンジル)−
3,6−ジメチルフェノール。 - 【請求項6】4−(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジ
ル)−2,5−ジメチルフェノール。 - 【請求項7】2−ヒドロキシメチル−4−(4−ヒドロ
キシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルベンジル)−
3,6−ジメチルフェノールを、フェノールまたはクレ
ゾールと反応させることを特徴とする、請求項3記載の
化合物の製造方法。 - 【請求項8】請求項3記載の化合物を、1,2−ナフト
キノンジアジド−4−または−5−スルホニルハライド
と反応させることを特徴とする、請求項4記載の化合物
の製造方法。 - 【請求項9】4−(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジ
ル)−2,5−ジメチルフェノールを、ホルムアルデヒ
ドと反応させることを特徴とする、2−ヒドロキシメチ
ル−4−(4−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5
−メチルベンジル)−3,6−ジメチルフェノールの製
造方法。 - 【請求項10】4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチ
ルフェノールを、オルソクレゾールと反応させることを
特徴とする、4−(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジ
ル)−2,5−ジメチルフェノールの製造方法。 - 【請求項11】式(I) (式中、Xは水素またはメチルを表し、R1 、R2 、R
3 およびR4 の一つは1,2−ナフトキノンジアジド−
4−または−5−スルホニルを表し、残りは互いに独立
に、水素または1,2−ナフトキノンジアジド−4−も
しくは−5−スルホニルを表す)で示されるテトラフェ
ノール系化合物を有効成分とする感光剤。
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JP27029895A JP3735905B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | テトラフェノール系化合物、その中間体および製法 |
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