JP6408715B2 - 新規のオキシムエステル誘導体化合物およびこれを含む光重合開始剤、ならびにフォトレジスト組成物 - Google Patents
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Description
R1〜R3は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、(C1‐C20)アルキル、(C6‐C20)アリール、(C1‐C20)アルコキシ、(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル、ヒドロキシ(C1‐C20)アルキル、ヒドロキシ(C1‐C20)アルコキシ(C1‐C20)アルキル、(C3‐C20)シクロアルキルまたは(C3‐C20)シクロアルキル(C1‐C20)アルキルであり、
Aは、水素、ハロゲン、(C1‐C20)アルキル、(C6‐C20)アリール、(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル、アミノ、ニトロ、シアノまたはヒドロキシであり、
L1は、直接結合、‐CO‐または
nは、1または2の整数である。
R1〜R5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、(C1‐C20)アルキル、(C6‐C20)アリール、(C1‐C20)アルコキシ、(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル、ヒドロキシ(C1‐C20)アルキル、ヒドロキシ(C1‐C20)アルコキシ(C1‐C20)アルキル、(C3‐C20)シクロアルキルまたは(C3‐C20)シクロアルキル(C1‐C20)アルキルであり、
Aは、水素、ハロゲン、(C1‐C20)アルキル、(C6‐C20)アリール、(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル、アミノ、ニトロ、シアノまたはヒドロキシであり、
mは、0〜2から選択される整数であり、
aおよびbは、0または1の整数である。
R1〜R5、Aおよびmは、化学式2〜3の定義と同様であり、X1〜X4は、それぞれ独立して、ハロゲンである。
フルオレン(1)200.0g(1.20mol)、水酸化カリウム268.8g(4.80mol)とヨウ化カリウム19.9g(0.12mol)を窒素雰囲気下で無水ジメチルスルホキシド1Lに溶解させ、反応物を15℃に維持した後、ブロモエタン283.3g(2.60mol)を2時間にわたり徐々に加え、反応物を15℃で1時間攪拌した。前記反応物に蒸留水2Lを加え、30分間攪拌した後、ジクロロメタン2Lで生成物を抽出し、抽出した有機層を蒸留水2Lで2回洗浄した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物を減圧下で分別蒸留して粘度が高い液体である淡黄色の9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(2)248.6g(93.3%)を得た。
9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(2)100.5g(0.45mol)をジクロロメタン1Lに溶解させ、反応物を−5℃に冷却した後、塩化アルミニウム72.3g(0.54mol)を徐々に加えてから、反応物の温度が昇温しないように注意しながらジクロロメタン50mLで希釈した塩化アセチル42.4g(0.54mol)を2時間にわたり徐々に加え、−5℃で1時間反応物を攪拌した。前記反応物を氷水1Lに徐々に注ぎ、30分間攪拌して有機層を分離した後、蒸留水500mLで洗浄し、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をエタノールで再結晶し、淡黄色の固体1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)エタノン(3)77.6g(65.2%)を得た。
窒素雰囲気下で無水酢酸エチル50mLを5℃に維持した後、水素化ナトリウム1.8g(60% in mineral oil、0.045mol)を加えてから30分間攪拌した。酢酸エチル50mLに溶解した1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐1‐プロパノン(3)10.0g(0.038mol)を加えて1時間攪拌した後、反応溶液を徐々に昇温して60℃で5時間攪拌し、反応を終了した。反応溶液を室温に冷却させH2O30mLを加えてから30分程度攪拌した後、1% HCl水溶液27mLを徐々に滴加して反応物のpHが6〜7になるように中和した。反応溶液に酢酸エチル100mLを加え、30分間攪拌して有機層を分離してからH2Oで充分に洗浄した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(4)7.2g(62.0%)を得た。
1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(4)5.0g(0.016mol)をエタノール100mLに分散させ、塩酸ヒドロキシルアミン3.34g(0.048mol)と酢酸ナトリウム3.94g(0.048mol)を加えた後、反応溶液を徐々に昇温して1時間還流反応した。前記反応溶液を室温に冷却し、蒸留水100mLと酢酸エチル200mLを加えた後、30分程度攪拌して有機層を分離した後、溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンジオキシム(5)5.05g(93.9%)を得た。
1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンジオキシム(5)5.0g(0.015mol)を窒素雰囲気下で酢酸エチル50mLに溶解させ、反応物を−5℃に維持した後、トリエチルアミン3.34g(0.033mol)を加えて反応溶液を30分間攪拌した後、塩化アセチル2.59g(0.033mol)を徐々に加え、反応物が昇温しないように注意しながら30分間反応溶液を攪拌した。蒸留水50mLを前記反応溶液に徐々に加え、30分間攪拌して有機層を分離した後、溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンO,O‐ジアセチルジオキシム(6)5.82g(92.3%)を得た。
2‐ニトロフルオレン(15)12.66g(60mmol)、水酸化カリウム21.0g(0.3mol、純度=80%)とヨウ化カリウム1.01g(6mmol)を窒素雰囲気下で無水ジメチルスルホキシド200mLに溶解させ、反応温度を17℃に維持した後、n‐ブロモブタン33mL(0.3mol)を2時間にわたり徐々に加え、反応物を17℃で1時間攪拌した。前記反応物に蒸留水200mLを加え、30分程度攪拌した後、ジクロロメタン300mLで生成物を抽出し、抽出した有機層を蒸留水100mLで3回洗浄した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留した。シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;ジクロロメタン:n‐ヘキサン=20:1)で精製し、9,9‐ジ‐n‐ブチル‐2‐ニトロ‐9H‐フルオレン(16)15.4g(79.5%)を得た。
9,9‐ジ‐n‐ブチル‐2‐ニトロ‐9H‐フルオレン(16)7.0g(21.7mmol)を無水ニトロベンゼン200mLに溶解させ、無水塩化アルミニウム5.77g(43.4mmol)を加えた後、反応物を45℃に昇温して塩化アセチル3.40g(43.3mmol)を無水ニトロベンゼン40mLに溶解させた溶液を1時間にわたり徐々に加え、反応物を65℃に昇温して1時間攪拌した。次いで、反応物を室温に冷却して蒸留水100mLを加え、30分程度攪拌した後、ジクロロメタン200mLで生成物を抽出した。抽出した有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100mLと蒸留水100mLの順に洗浄した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得られた固体生成物を少量のエーテルに分散させ、室温で30分間攪拌してから濾過して乾燥し、1‐(9,9‐ジ‐n‐ブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐エタノン(17)5.44g(68.7%)を得た。
窒素雰囲気下で無水酢酸エチル50mLを5℃に維持した後、水素化ナトリウム1.64g(60% in mineral oil、0.041mol)を加えてから30分間攪拌した。酢酸エチル50mLに溶解した1‐(9,9‐ジ‐n‐ブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐エタノン(17)10.0g(0.027mol)を加えて1時間攪拌した後、反応溶液を徐々に昇温して60℃で5時間攪拌し、反応を終了した。反応溶液を室温に冷却させH2O30mLを加えてから30分程度攪拌した後、1% HCl水溶液27mLを徐々に滴加して反応物のpHが6〜7になるように中和した。反応溶液に酢酸エチル100mLを加え、30分間攪拌して有機層を分離した後、H2Oで充分に洗浄した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(18)6.63g(60.3%)を得た。
1‐(9,9‐ジブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(18)5.0g(0.012mol)をエタノール100mLに分散させ、塩酸ヒドロキシルアミン2.50g(0.036mol)と酢酸ナトリウム2.95g(0.036mol)を加えた後、反応溶液を徐々に昇温して1時間還流反応した。反応物を室温に冷却し、蒸留水100mLと酢酸エチル200mLを加えてから、30分程度攪拌した後、有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンジオキシム(19)4.72g(89.9%)を得た。
1‐(9,9‐ジブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンジオキシム(19)5.0g(0.011mol)を窒素雰囲気下で酢酸エチル50mLに溶解させ、反応物を−5℃に維持した後、トリエチルアミン2.54g(0.025mol)を加えて反応溶液を30分間攪拌した後、塩化アセチル1.96g(0.025mol)を徐々に加え、反応物が昇温しないように注意しながら30分間攪拌した。次いで、蒸留水50mLを反応物に徐々に加え、30分間攪拌して有機層を分離した後、回収した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジブチル‐7‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンO,O‐ジアセチルジオキシム(20)5.82g(92.3%)を得た。
2‐ブロモフルオレン(21)30.0g(0.12mol)をジメチルホルムアミド300mLに加えてから、シアン化銅16.44g(0.18mol)を加えた後、6時間加熱還流した。反応物に蒸留水300mLと酢酸エチル300mLを加え、30分程度攪拌した後、有機層を分離し、分離した有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液200mLで洗浄した後、蒸留水100mLで3回洗浄してから、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留した。シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;ジクロロメタン:n‐ヘキサン=1:5)で精製し、2‐シアノ‐9H‐フルオレン(27)11.77g(51.3%)を得た。
実施例7の反応1の条件で2‐シアノ‐9H‐フルオレン(27)とn‐ブロモブタンを反応させ、2‐シアノ‐9,9‐ジ‐n‐ブチル‐9H‐フルオレン(28)を合成した後、実施例7の反応2〜5の条件で1‐(7‐シアノ‐9,9‐ジブチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンO,O‐ジアセチルジオキシム(32)5.49g(89.9%)を得た。
反応器にフェニルボロン酸10.0g(0.082mol)と1‐(7‐ブロモ‐9,9‐ジブチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(24)30.01g(0.068mol)、テトラキス(トリフェニルポスピン)パラジウム(0)8.09g(0.007mol)を加えた後、テトラヒドロフラン300mLを加えた。反応混合物に2M‐炭酸カリウム水溶液100mLを滴加した。反応混合物を60℃に昇温した後、攪拌した。反応が終了すると常温に冷却した後、酢酸エチル200mLを加えた。有機層を精製水100mLを加えて洗浄し、有機層を分離した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジブチル‐7‐フェニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(74)15.48g(51.9%)を得た。
1‐(9,9‐ジブチル‐7‐フェニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオン(74)10.00g(0.023mol)をエタノール100mLに分散させ、塩酸ヒドロキシルアミン4.80g(0.069mol)と酢酸ナトリウム5.66g(0.069mol)を加えた後、反応溶液を徐々に昇温して1時間還流反応した。反応物を室温に冷却し、蒸留水100mLと酢酸エチル200mLを加えた後、30分程度攪拌して有機層を分離した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジブチル‐7‐フェニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンジオキシム(75)9.37g(86.9%)を得た。
1‐(9,9‐ジブチル‐7‐フェニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンジオキシム(75)7.50g(0.016mol)を窒素雰囲気下で酢酸エチル100mLに溶解させ、反応物を−5℃に維持した後、トリエチルアミン3.54g(0.035mol)を加えて反応溶液を30分間攪拌した後、塩化アセチル2.75g(0.035mol)を徐々に加え、反応物が昇温しないように注意しながら30分間攪拌した。次いで、蒸留水100mLを反応物に徐々に加え、30分間攪拌して有機層を分離した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジブチル‐7‐フェニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)ブタン‐1,3‐ジオンO,O‐ジアセチルジオキシム(76)8.04g(90.9%)を得た。
フルオレン(80)200.0g(1.20mol)、水酸化カリウム268.8g(4.80mol)とヨウ化カリウム19.9g(0.12mol)を窒素雰囲気下で無水ジメチルスルホキシド1Lに溶解させ、反応物を15℃に維持した後、ブロモエタン283.3g(2.60mol)を2時間にわたり徐々に加え、反応物を15℃で1時間攪拌した。次いで、反応物に蒸留水2Lを加え、30分間攪拌した後、ジクロロメタンで生成物を抽出し、抽出した有機層を蒸留水で洗浄した後、回収した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(81)248.6g(93.3%)を得た。
9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(81)100.5g(0.45mol)をジクロロメタン1Lに溶解させ、反応物を−5℃に冷却した後、塩化アルミニウム151.8g(1.14mol)を徐々に加えてから、反応物の温度が昇温しないように注意しながらジクロロメタン100mLで希釈した塩化アセチル88.8g(1.14mol)を2時間にわたり徐々に加え、−5℃で1時間反応物を攪拌した。次いで、反応物を氷水に徐々に注ぎ、30分間攪拌して有機層を分離した後、蒸留水で洗浄して回収した有機層を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン(82)81.6g(59.2%)を得た。
1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン(82)10.0g(0.033mol)をエタノール100mLに分散させ、塩酸ヒドロキシルアミン5.77g(0.083mol)と酢酸ナトリウム6.81g(0.083mol)を加えた後、反応溶液を徐々に昇温して1時間還流反応した。反応物を室温に冷却して蒸留水100mLとエチルアセテート200mLを加えてから、30分程度攪拌した後、有機層を分離した後無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン‐1,1`‐ビス(オキシム)(83)7.58g(68.3%)を得た。
1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン‐1,1`‐ビス(オキシム)(83)5.0g(0.015mol)を窒素雰囲気下でエチルアセテート50mLに溶解させ、反応物を−5℃に維持した後、トリエチルアミン3.84g(0.038mol)を加えて反応溶液を30分間攪拌した後、塩化アセチル3.01g(0.038mol)を徐々に加え、反応物が昇温しないように注意しながら30分間攪拌した。次いで、蒸留水を反応物に徐々に加え、30分間攪拌して有機層を分離した後、回収した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン‐1,1`‐ビス(O‐アセチルオキシム)(84)4.87g(77.2%)を得た。
実施例25の反応2の条件で9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(81)と塩化プロピオニルを反応させ、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1‐プロパノン(85)(58.6%)を得た。
1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1‐プロパノン(85)15.0g(0.045mol)をテトラヒドロフラン(THF)200mLに溶解させ、1,4‐ジオキサンに溶解された4N HCl50mLと亜硝酸イソブチル13.9g(0.135mol)を順に加え、反応物を25℃で6時間攪拌した。次いで、反応溶液にエチルアセテートを加え、30分間攪拌して有機層を分離した後蒸留水で洗浄した後、回収した有機層の溶媒を減圧蒸留して得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(オキシム)(86)8.67g(49.1%)を得た。
実施例25の反応4の条件で1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(オキシム)(86)と塩化アセチルを反応させ、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(O‐アセチルオキシム)(87)(75.2%)を得た。
実施例1の反応3の条件で1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(オキシム)(86)から1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐1,1`,2,2`‐テトラキス(オキシム)(92)(58.3%)を得た。
実施例1の反応4の条件で1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐1,1`,2,2`‐テトラキス(オキシム)(92)と塩化アセチルを反応させ、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐1,1`,2,2`‐テトラキス(O‐アセチルオキシム)(93)(65.2%)を得た。
1‐(9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐1‐プロパノン(96)10.0g(0.036mol)をジクロロメタン100mLに溶解させ、反応物を−5℃に冷却した後、塩化アルミニウム5.76g(0.043mol)を徐々に加えてから、反応物の温度が昇温しないように注意しながらジクロロメタン10mLで希釈したヘプタノイルクロライド6.39g(0.043mol)を徐々に加え、−5℃で1時間反応物を攪拌した。次いで、反応物を氷水100mLに徐々に注ぎ、30分間攪拌して有機層を分離した後、蒸留水50mLで洗浄し、回収した有機層を減圧蒸留して得た生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、1‐(9,9‐ジエチル‐7‐プロピオニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐1‐ヘプタノン(97)7.83g(55.7%)を得た。
実施例1の反応3の条件で1‐(9,9‐ジエチル‐7‐プロピオニル‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐1‐ヘプタノン(97)から1‐(9,9‐ジエチル‐7‐(1‐(ヒドロキシイミノ)プロピル)‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐1‐ヘプタノンオキシム(98)(65.3%)を得た。
実施例1の反応4の条件で1‐(9,9‐ジエチル‐7‐(1‐(ヒドロキシイミノ)プロピル)‐9H‐フルオレン‐2‐イル)‐1‐ヘプタノンオキシム(98)と塩化アセチルを反応させ、1‐(9,9‐ジエチル‐7‐(1‐(アセチルオキシイミノ)プロピル)‐9H‐フルオレン‐2イル)‐1‐ヘプタノン‐O‐アセチルオキシム(99)(71.3%)を得た。
実施例1の反応1の条件で4‐ニトロフルオレン(110)とブロモエタンを反応させ、9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン(111)(88.2%)を得た。
実施例1の反応2の条件で9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン(111)と塩化アセチルを反応させ、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン(112)(59.2%)を得た。
実施例1の反応3の条件で1,1`‐(9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン(112)から1,1`‐(9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン‐1,1`‐ビス(オキシム)(113)(61.3%)を得た。
実施例1の反応4の条件で1,1`‐(9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン‐1,1`‐ビス(オキシム)(113)と塩化アセチルを反応させ、1,1`‐(9,9‐ジエチル‐4‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐エタノン‐1,1`‐ビス(O‐アセチルオキシム)(114)(70.7%)を得た。
実施例25の反応1の条件で4‐ブロモフルオレン(126)とブロモエタンを反応させ、4‐ブロモ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(127)(78.2%)を得た。
4‐ブロモ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(127)30.1g(0.10mol)をN‐メチル‐2‐ピロリジノン(NMP)200mLに溶解させてシアン化銅13.43g(0.15mol)を加えた後、反応溶液を徐々に昇温して3時間還流反応した。反応物に蒸留水と酢酸エチルを加え、30分程度攪拌した後、有機層を分離し、分離した有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液と蒸留水で3回の順に洗浄した後、回収した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥して溶媒を減圧蒸留した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;ジクロロメタン:n‐ヘキサン=1:4)で精製し、4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(128)12.66g(51.6%)を得た。
実施例25の反応2の条件で4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン(128)と塩化プロピオニルを反応させ、1,1`‐(4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1‐プロパノン(129)(51.2%)を得た。
実施例25の反応3の条件で1,1`‐(4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1‐プロパノン(129)から1,1`‐(4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(オキシム)(130)(46.3%)を得た。
実施例25の反応4の条件で1,1`‐(4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(オキシム)(130)と塩化アセチルを反応させ、1,1`‐(4‐シアノ‐9,9‐ジエチル‐9H‐フルオレン‐2、7‐ジイル)ビス‐1,2‐プロパンジオン‐2,2`‐ビス(O‐アセチルオキシム)(131)(60.1%)を得た。
a)バインダー樹脂1の製造
500mL重合容器にプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(Propylene Glycol Methyl Ether Acetate;PGMEA)200mLとAIBN(azobisisobutyronitrile)1.5gを添加した後、メタクリル酸、グリシジルメタクリル酸、メチルメタクリル酸およびジシクロペンタニルアクリル酸をそれぞれ20:20:40:20のモル比でアクリルモノマーの固形分を40重量%添加した後、窒素雰囲気下で70℃で5時間攪拌して重合させてアクリルポリマーであるバインダー樹脂1を製造した。このように製造されたコポリマーの平均分子量は25,000、分散度は1.9と確認された。
500mL重合容器にプロピレングリコールメチルエーテルアセテート200mLとAIBN1.0gを添加した後、メタクリル酸、スチレン、メチルメタクリル酸およびシクロヘキシルメタクリル酸をそれぞれ40:20:20:20のモル比でアクリルモノマーの固形分を40重量%添加した後、窒素雰囲気下で70℃で5時間攪拌して重合させてコポリマーを合成した。この反応器にN,N‐ジメチルアニルリン0.3gと全体モノマーの固形分100モルに対してグリシジルメタクリル酸20モルを添加した後、100℃で10時間攪拌して側鎖にアクリル不飽和結合を有するアクリルポリマーであるバインダー樹脂2を製造した。このように製造されたコポリマーの平均分子量は20,000、分散度は2.0と確認された。
500mL重合容器にプロピレングリコールメチルエーテルアセテート200mLとAIBN1.0gを添加した後、グリシジルメタクリル酸、スチレン、メチルメタクリル酸およびシクロヘキシルメタクリル酸をそれぞれ40:20:20:20のモル比でアクリルモノマーの固形分を40重量%添加した後、窒素雰囲気下で70℃で5時間攪拌して重合させてコポリマーを合成した。この反応器にN,N‐ジメチルアニルリン0.3gと全体モノマーの固形分100モルに対してアクリル酸20モルを添加した後、100℃で10時間攪拌して側鎖にアクリル不飽和結合を有するアクリルポリマーであるバインダー樹脂3を製造した。このように製造されたコポリマーの平均分子量は18,000、分散度は、1.8と確認された。
紫外線遮断膜と攪拌機が設置されている反応混合槽に下記表1に記載の成分と含有量に応じてバインダー樹脂1〜3;光反応性化合物;本発明に係る光重合開始剤;および添加剤としてFC‐430(3M社製、レベリング剤)を順に添加して、常温(23℃)で攪拌した後、組成物が合計100重量%になるように溶媒としてPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)を加えてフォトレジスト組成物を製造した。
下記表1に記載のように、紫外線遮断膜と攪拌機が設置されている反応混合槽にバインダー樹脂1を20重量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート10重量%、実施例2を0.5重量%、固形分25重量%でPGMEAに分散したカーボンブラック50重量%およびFC‐430(3M社製、レベリング剤、0.1重量%)を順に添加して、常温で攪拌した後、組成物が合計100重量%になるように溶媒としてPGMEAを加えてブラックマトリックスフォトレジスト組成物を製造した。
下記表1に記載のように、前記実施例46でカーボンブラックの代りに固形分25重量%のPigment Red177(P.R.177)分散液を50重量%を使用した以外は、同じ方法でRed フォトレジスト組成物を製造した。
光重合開始剤として実施例1の代わりに化学式Bの光重合開始剤を使用した以外は、前記実施例54と同じ方法でフォトレジスト組成物を製造した。
光重合開始剤として実施例1の代わりに「3‐(アセトキシイミノ)‐1‐(6‐ニトロ‐9H‐フルオレン‐3‐イル)プロパン‐1‐オン」を使用した以外は、前記実施例54と同じ方法でフォトレジスト組成物を製造した。
前記実施例54〜92および比較例1〜2で製造したフォトレジスト組成物の評価は、ガラス基板の上で実施し、フォトレジスト組成物の感度、残膜率、パターン安定性、耐化学性および延性などの性能を測定し、その評価結果を下記表2に示した。
ガラス基板の上にフォトレジストをスピンコーティングして100℃で1分間ホットプレートで乾燥した後、ステップマスクを用いて露光した後、0.04%KOH水溶液で現像した。ステップマスクパターンが初期の厚さに対して80%の厚さを維持する露光量を感度として評価した。
フォトレジスト組成物を基板上にスピンコータを用いて塗布した後、100℃で1分間プレベーク(prebake)し、365nmで露光させた後、230℃で20分間ポストベーク(postbake)を実施し、レジスト膜のポストベーク前後の厚さの割合(%)を測定した。
フォトレジストパターンを形成したシリコンウェハをホール(Hole)パターンの垂直方向から切断し、パターンの断面方向で電子顕微鏡で観察した結果を示した。パターン側壁(side wall)が基板に対して55度以上の角度で立てられており、膜が減少していないものを「良好」とし、膜の減少が認められたものを「膜減」と判定した。
フォトレジスト組成物を基板の上にスピンコータを用いて塗布した後、プレベーク(prebake)およびポストベーク(postbake)などの工程を経て形成されたレジスト膜をストリッパ(Stripper)溶液に40℃で10分間浸漬した後、レジスト膜の透過率および厚さの変化があるか観察した。透過率および厚さの変化が2%以下の場合「良好」とし、透過率および厚さの変化が2%以上の場合「不良」と判定した。
フォトレジスト組成物を基板上にスピンコータで塗布した後、100℃で1分間プレベーク(prebake)し、フォトレジストの感度で露光させた後、KOH水溶液で現像して20μm×20μmのパターンを形成した。形成されたパターンを230℃で20分間ポストベーク(postbake)を実施して架橋させ、このパターンについてナノインデンタ(Nano indentor)を用いて延性を測定した。ナノインデンタによる測定は、5g.fローディングで総変異量が500nm以上の場合「良好」,500nm以下の場合「不良」と判定した。
Claims (9)
- 下記化学式2〜4で表される、オキシムエステル誘導体化合物。
R 1 〜R 5 は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、(C 1 ‐C 20 )アルキル、(C 6 ‐C 20 )アリール、(C 1 ‐C 20 )アルコキシ、(C 6 ‐C 20 )アリール(C 1 ‐C 20 )アルキル、ヒドロキシ(C 1 ‐C 20 )アルキル、ヒドロキシ(C 1 ‐C 20 )アルコキシ(C 1 ‐C 20 )アルキル、(C 3 ‐C 20 )シクロアルキルまたは(C 3 ‐C 20 )シクロアルキル(C 1 ‐C 20 )アルキルであり、
Aは、水素、ハロゲン、(C 1 ‐C 20 )アルキル、(C 6 ‐C 20 )アリール、(C 6 ‐C 20 )アリール(C 1 ‐C 20 )アルキル、アミノ、ニトロ、シアノまたはヒドロキシであり、
mは、0〜2から選択される整数であり、
aおよびbは、0または1の整数である。 - 前記R1〜R5は、それぞれ独立して、水素、ブロモ、クロロ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、インデニル、フェナントリル、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、ブトキシ、ベンジル、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシペンチル、ヒドロキシヘキシル、ヒドロキシメトキシメチル、ヒドロキシメトキシエチル、ヒドロキシメトキシプロピル、ヒドロキシメトキシブチル、ヒドロキシエトキシメチル、ヒドロキシエトキシエチル、ヒドロキシエトキシプロピル、ヒドロキシエトキシブチル、ヒドロキシエトキシペンチル、ヒドロキシエトキシヘキシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロプロピルメチル、シクロペンチルメチルおよびシクロヘキシルメチルから選択される、請求項1に記載のオキシムエステル誘導体化合物。
- 前記Aは、水素、ブロモ、クロロ、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、インデニル、フェナントリル、ベンジル、アミノ、ニトロ、シアノおよびヒドロキシから選択される、請求項1に記載のオキシムエステル誘導体化合物。
- 請求項1に記載のオキシムエステル誘導体化合物を含む、光重合開始剤。
- 請求項1に記載のオキシムエステル誘導体化合物と、バインダー樹脂と、光反応性化合物とを含む、フォトレジスト組成物。
- 前記オキシムエステル誘導体化合物は、フォトレジスト組成物の合計100重量%に対して0.01〜10重量%含まれることを特徴とする、請求項5に記載のフォトレジスト組成物。
- 前記フォトレジスト組成物に着色剤をさらに含む、請求項5に記載のフォトレジスト組成物。
- 請求項5または請求項7に記載のフォトレジスト組成物の硬化物を含む、成形物。
- 請求項8に記載の成形物を含む、ディスプレイ装置。
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