專利名稱：放射線敏感性組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及用作酸增殖型非高分子類抗蝕劑材料且以特定的化學結構式表示的環狀化合物、含有該環狀化合物的放射線敏感性組合物及用于形成下層膜的組合物、以及使用該組合物的抗蝕圖形的形成方法、以及下層膜的形成方法。
背景技術：
現有的一般的抗蝕劑材料為可形成非晶形膜的高分子類材料。例如，通過在基板上涂布聚甲基丙烯酸甲酯、具有酸解離性反應基團的聚羥基苯乙烯或聚烷基甲基丙烯酸酯等高分子抗蝕劑材料的溶液來制作抗蝕劑薄膜，再對該薄膜照射紫外線、遠紫外線、電子射線、超紫外線(EUV)、X射線等，形成45-100nm的程度的線性圖形。但是，高分子類抗蝕劑由于 分子量大到I萬-10萬的程度，且分子量分布也寬，因此在使用高分子類抗蝕劑的光刻法中，在微細圖形表面產生粗糙，難以控制圖形尺寸，成品率降低。因此，在使用以往的高分子類抗蝕劑的光刻法中，在微細化上受限。為了制作更微細的圖形，公開了各種低分子量的抗蝕劑材料。例如，提出了使用以低分子量的多核多酚化合物為主要成分的正型抗蝕劑組合物，該多核多酚化合物具有在至少一個酚羥基上引入有酸解離性官能團的結構(參照專利文獻I)，或使用以低分子量的多核多酚化合物為主要成分的堿性顯影型的負型抗蝕劑組合物(參照專利文獻2)，但是它們存在耐熱性變得不充分、得到的抗蝕圖形的形狀變差的缺點。作為低分子量的抗蝕劑材料的候補，提出了使用以低分子量的環狀多酚化合物為主要成分的正型抗蝕劑組合物，該環狀多酚化合物具有在至少一個酚羥基上引入有酸解離性官能團的結構(參照專利文獻3-10及非專利文獻1、2)，或使用以低分子量的環狀多酚化合物為主要成分的堿性顯影型的負型抗蝕劑組合物(參照非專利文獻3)。由于這些低分子量的環狀多酚化合物的分子量小，因此期待賦予分子大小小、分辨力高、粗糙度小的抗蝕圖形。另外，低分子量環狀多酚化合物通過在其骨架上具有剛直的環狀結構物保持低分子量的同時能夠賦予高耐熱性。但是，現在公開的低分子量的環狀多酚化合物存在耐蝕刻性低、逸氣量多、半導體制備工藝中所使用的安全溶劑溶解性差、得到的抗蝕圖形的形狀差等的問題，期望低分子量的環狀多酚化合物的改良。另外，考慮到正型抗蝕劑組合物的固體成分的均勻性對抗蝕圖形的分辨力、粗糙度的影響，期望將具有酸解離性官能團的低分子量的環狀多酚化合物用作均勻性高的、理想的是作為單一成分的正型抗蝕劑組合物。但是，將低分子量的環狀多酚用作單一成分的正型抗蝕劑組合物，由于一般地使酸解離性官能團的引入率為100%，這時，敏感度變低，而高敏感度型的低分子量的環狀多酚至今還沒有公開過。專利文獻1:特開2005-369761號公報專利文獻2:特開2005-326838號公報專利文獻3:特開平11-153863號公報專利文獻4:特開平11-322656號公報專利文獻5:特開2002-328473號公報專利文獻6:特開2003-321423號公報專利文獻7:特開2005-170902號公報專利文獻8:特開2006-276459號公報專利文獻9:特開2006-276742號公報專利文獻10:特開2007-8875號公 報非專利文獻1:Seung Wook Chang et al., ““Materials for FutureLithography，”，, Proc.SPIE, Vol.5753, p.1非專利文獻2:Daniel Bratton et al., ““Molecular Glass Resists for NextGeneration Lithography，”，, Proc.SPIE, Vol.6153, 61531D-1非專利文獻3:Τ.Nakayama, M.Nomura, K.Haga, M.Ueda:Bull.Chem.Soc.Jpn.，71，2979(1998)
發明內容
本發明的目的在于:(I)提供高敏感度、高分辨力、高耐蝕刻性、低逸氣量、以及得到的抗蝕圖形的形狀良好的含有抗蝕劑化合物的放射線敏感性組合物，以及使用該放射線敏感性組合物的抗蝕圖形的形成方法；(2)提供得到的抗蝕圖形的形狀良好的含有抗蝕劑化合物的放射線敏感性組合物、以及使用該放射線敏感性組合物的抗蝕圖形的形成方法；以及(3)提供光學特性和耐蝕刻性良好的、而且實質上無升華物的、用于形成新的光刻膠下層膜的組合物及由該組合物形成的下層膜，以及使用了該下層膜的抗蝕圖形的形成方法。本發明涉及:( I) 一種環狀化合物，其中，該環狀化合物如下述式(I)所示，[化學式I]
權利要求
1.一種環狀化合物，其中，該環狀化合物為下述式(33-1)、式(33-2 )、式(33-0-1)或式(33-0-2)所表示的化合物，
2.一種放射線敏感性組合物，其中，該放射線敏感性組合物含有權利要求1所述的環狀化合物以及溶劑。
3.根據權利要求2所述的放射線敏感性組合物，其中，所述環狀化合物為通過醛類化合物Al和酚類化合物A2的縮合反應而合成的分子量為700-5000的環狀化合物A，其中所述醛類化合物Al為碳原子數為2-59且具有1-4個甲酰基的化合物，所述酚類化合物A2為碳原子數為6-15且具有1-3個酚羥基的化合物。
4.根據權利要求3所述的放射線敏感性組合物，其中，該放射線敏感性組合物含有1-80重量％的固體成分和20-99重量％的溶劑，而且所述固體成分的總量的50重量％以上為環狀化合物A，用于合成環狀化合物A的所述醛類化合物Al為不含羥基和叔丁基中的任意一個的碳原子數為7-24的苯甲醛。
5.根據權利要求3所述的放射線敏感性組合物，其中，該放射線敏感性組合物含有1-80重量％的固體成分和20-99重量％的溶劑，而且所述固體成分的總量的50-99.999重量％為環狀化合物B，所述環狀化合物B具有在環狀化合物A的至少一個酚羥基上引入有選自由碳原子數為2-20的取代甲基、碳原子數為3-20的1-取代乙基、碳原子數為4-20的1-取代正丙基、碳原子數為1-20的甲硅烷基、碳原子數為2-20的酰基、碳原子數為2-20的1-取代烷氧基烷基、碳原子數為2-20的環醚基以及碳原子數為2-20的烷氧羰基所組成的組中的酸解離性官能團的結構，`醛類化合物Al為不含羥基和叔丁基中的任意一個的碳原子數為7-24的苯甲醛。
6.根據權利要求3所述的放射線敏感性組合物，其中，該放射線敏感性組合物含有環狀化合物B0，該環狀化合物BO是通過引入有酸解離性官能團的醛類化合物Alc與碳原子數為6-15且具有1-3個酚羥基的酚類化合物A2的縮合反應而合成的，且所述環狀化合物BO的分子量為700-5000，其中碳原子數為2-59且具有1_4個甲酰基的醛類化合物Al為具有酸解離性官能團的醛類化合物Alc，所述酸解離性官能團為選自由碳原子數為2-20的取代甲基、碳原子數為3-20的1-取代乙基、碳原子數為4-20的1-取代正丙基、碳原子數為1-20的甲硅烷基、碳原子數為2-20的酰基、碳原子數為2-20的1_取代烷氧基烷基、碳原子數為2-20的環醚基以及碳原子數為2-20的烷氧羰基所組成的組中的酸解離性官能團。
7.一種用于形成下層膜的組合物，其中，該用于形成下層膜的組合物含有權利要求2所述的放射線敏感性組合物。
8.根據權利要求7所述的用于形成下層膜的組合物，其中，該用于形成下層膜的組合物含有樹脂，該樹脂具有通過在酸催化劑存在下使所述環狀化合物A和醛類化合物Ala脫水縮合而得到的重復單元；所述環狀化合物A為通過醛類化合物Al和酚類化合物A2的縮合反應而合成的分子量為700-5000的環狀化合物，其中所述醛類化合物Al為碳原子數為2-59且具有1-4個甲酰基的化合物，所述酚類化合物A2為碳原子數為6-15且具有1_3個酚羥基的化合物；所述醛類化合物Ala為碳原子數為2-59且具有反應性官能團以及1_4個甲酰基的醛類化合物。
9.一種環狀化合物的制備方法，其中，該環狀化合物為權利要求1所述的式(33-1)、式(33-2)、式(33-0-1)以及式(33-0-2)所示的化合物，作為第一階段的反應，使酸解離性官能團引入試劑與碳原子數為2-59且具有反應性官能團以及1-4個甲酰基的醛類化合物Alb反應，以合成引入有酸解離性官能團的醛類化合物Alc ;作為第二階段的反應，進行醛類化合物Alc和碳原子數為6-15且具有1-3個酚羥基的酚類化合物A2的縮合反應。
10.一種環狀化合物的制備方法，其中，該環狀化合物為選自權利要求1所述的式(33-1)、式(33-2)、式(33-0-1)以及式(33_0_2)所示的化合物，作為第一階段的反應，進行碳原子數為2-59且具有1-2個羧基或酯基以及1-4個甲酰基的醛類化合物Ald與碳原子數為6-15且具有1-3個酚羥基的酚類化合物A2的縮合反應，以合成分子中具有1-8個羧基的分子量為800-5000的環狀化合物AO ;作為第二階段的反應，進行具有羧基的環狀化合物AO與具有鹵代甲醚基的化合物A3的反應。
11.一種下層膜，其中，該下層膜是由權利要求7所述的用于形成下層膜的組合物而形成的。
12.—種抗蝕圖形的形成方法，其中，該方法包括:使用權利要求2所述的放射線敏感性組合物在基板上形成抗蝕劑膜的工序；將所述抗蝕劑膜曝光的工序；以及將所述抗蝕劑膜顯影以形成抗蝕圖形的工序。
13.一種放射線敏感性組合物，其中，該放射線敏感性組合物含有下述式(I)所示環狀化合物、溶劑和酸交聯劑G，
14.一種放射線敏感性組合物，其中，該放射線敏感性組合物含有下述式(19-1)所示環狀化合物B和低分子量溶解促進劑D，環狀化合物B為固體成分的總量的50-99.999重量％，
15.一種環狀化合物BO的制備方法，其中，作為第一階段的反應，使酸解離性官能團引入試劑與碳原子數為2-59且具有反應性官能團以及1-4個甲酰基的醛類化合物Alb反應，以合成引入有酸解離性官能團的醛類化合物Alc ;作為第二階段的反應，進行醛類化合物Alc和酚類化合物A2的縮合反應，所述醛類化合物Alc為下述式(47)所示化合物，
16.一種環狀化合物BO的制備方法，其中，作為第一階段的反應，進行碳原子數為2-59且具有1-2個羧基或酯基以及1-4個甲酰基的醛類化合物Ald與酚類化合物A2的縮合反應，以合成分子中具有1-8個羧基的分子量為800-5000的環狀化合物AO ;作為第二階段的反應，進行具有羧基的環狀化合物AO與具有齒代甲醚基的化合物A3的反應，所述醛類化合物Ald為具有1-2個羧基或酯基的脂肪族醛化合物、具有1-2個羧基或酯基的脂環族醛化合物或具有1-2個羧基或酯基的芳香族醛化合物。
全文摘要
本發明提供了含有高靈敏度、高分辨力、高耐蝕刻性、低逸氣量、以及得到的抗蝕圖形的形狀良好的抗蝕劑化合物的放射線敏感性組合物；以及使用該放射線敏感性組合物的抗蝕圖形的形成方法；以及光學特性和耐蝕刻性良好的、而且實質上無升華物的用于形成新的光刻膠下層膜的組合物及由其形成的下層膜。該放射線敏感性組合物含有具有特定結構的環狀化合物和溶劑，所述環狀化合物為通過醛類化合物A1和酚類化合物A2的縮合反應而合成的分子量為700-5000的環狀化合物A，其中所述醛類化合物A1為碳原子數為2-59且具有1-4個甲酰基的化合物，所述酚類化合物A2為碳原子數為6-15且具有1-3個酚羥基的化合物。還提供了用于該組合物的環狀化合物。
文檔編號C07C37/20GK103102251SQ20121051976
公開日2013年5月15日 申請日期2007年11月1日 優先權日2006年11月2日
發明者越后雅敏, 小黑大 申請人:三菱瓦斯化學株式會社