专利名称：环状化合物、其生产方法、放射线敏感性组合物和抗蚀图案的形成方法
技术领域：
本发明涉及作为酸增幅型非高分子系抗蚀材料而有用的以特定的化学结构式表示的环状化合物、含有该环状化合物的放射线敏感性组合物、以及使用该组合物的抗蚀图案的形成方法。
背景技术：
常规已知的一般的抗蚀材料是能够形成非晶质薄膜的高分子系材料。例如，将聚甲基丙烯酸甲酯、具有酸解离性反应基的多羟基苯乙烯或聚甲基丙烯酸烷基酯等高分子抗蚀材料的溶液施涂到基板上而形成抗蚀薄膜，然后将其用紫外线、远紫外线、电子束、远紫外线(extreme ultraviolet rays, EUV)或X射线等照射，从而形成45 IOOnm左右宽度的线图案。然而，高分子系抗蚀剂化合物具有分子量大至约10，000-100, 000和宽的分子量分布。因此，在使用高分子系抗蚀剂化合物的平版印刷术中，在微细图案表面上产生凹凸(roughness)，难以控制图案尺寸，由此成品率降低。因此，在使用常规的高分子系抗蚀材料的平版印刷术中，微细化加工有限。为此，提出了各种低分子量抗蚀材料用于制作更微细的图案。例如，已提出使用低分子量的多核多酚化合物作为主要组分的碱显影型的负型放射线敏感性组合物(参照专利文献I及专利文献2)。然而，存在这些组合物的耐热性不足和所得抗蚀图案的形状变差的缺点。作为低分子量抗蚀材料，提出了使用低分子量环状多酚化合物作为主要组分的碱显影型的负型放射线敏感性组合物(专利文献3和非专利文献I)。期待这些低分子量环状多酚化合物由于其低分子量而可提供分子尺寸小、分辨率高、粗糙度小的抗蚀图案。此外，因为在低分子量环状多酚化合物的骨架中具有刚性的环状结构，因此，虽然其为低分子量，但仍赋予高耐热性。然而，以往已知的低分子量环状多酚化合物存在半导体制造工艺中所用的安全溶剂的溶解性低、灵敏度低及所得抗蚀图案形状差的几个缺陷。因此，期望改良低分子量环状多酚化合物。现有技术文献_9] 专利文献专利文献I JP-A-2005-326838专利文献2 JP-A-2008-145539专利文献3 JP-A-2009-173623非专利文献非专利文献I :T. Nakayama, M. Nomura, K. Haga, M. Ueda :BulI. Chem. Soc.Jpn.，71，2979(1998)
发明内容
发明要解决的问题本发明的目的在于，提供一种在安全溶剂中的溶解性高、高灵敏度和所得抗蚀图案形状良好的环状化合物、其生产方法、包含其的放射线敏感性组合物及使用该放射线敏感性组合物的抗蚀图案的形成方法。用于解决问题的方案本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，并发现，具有特定结构的环状化合物在安全溶剂中的溶解性高，高灵敏度，并且可赋予良好的抗蚀图案形状，结果，完成本发明。即，本发明如下。
I. 一种由下式(I)表示的环状化合物[化学式I]
权利要求
1.一种由下式(I)表示的环状化合物
2.根据权利要求I所述的环状化合物，其由下式⑵表示
3.根据权利要求I所述的环状化合物，其由下式⑶表示
4.根据权利要求I所述的环状化合物，其中R’独立地由下式(1-4)表示
5.根据权利要求I所述的环状化合物，其中R’独立地由下式(1-5)表示
6.一种生产由式(I)表示的环状化合物的方法，其包括使选自羰基化合物(Al)中的一种或多种与选自酚类化合物(A2)中的一种或多种进行缩合反应。
7.—种生产由式(I)表示的环状化合物的方法，其包括使选自羰基化合物(Al)的缩醛化合物(A4)中的一种或多种与选自酚类化合物(A2)中的一种或多种进行缩合反应。
8.一种放射线敏感性组合物，其包括根据权利要求I所述的环状化合物和溶剂。
9.根据权利要求8所述的放射线敏感性组合物，其中所述环状化合物为通过具有碳数为2-59和1-4个甲酰基的化合物(醛类化合物(AlA))与具有碳数为6_15和1_3个酚式羟基的化合物(酚类化合物(A2))的缩合反应合成并具有分子量为700-5000的环状化合物。
10.根据权利要求8所述的放射线敏感性组合物，其包括1-80重量％的固体组分和20-99重量％的溶剂。
11.根据权利要求8所述的放射线敏感性组合物，其进一步包含通过用选自由可见光、紫外线、准分子激光、电子束、远紫外线(EUV)、X-射线和离子束组成的组中的任何放射线照射而直接或间接产生酸的产酸剂(C)。
12.根据权利要求8所述的放射线敏感性组合物，其进一步包含酸交联剂(G)。
13.根据权利要求8所述的放射线敏感性组合物，其进一步包含酸扩散控制剂(E)。
14.根据权利要求8-13任一项所述的放射线敏感性组合物，其中所述环状化合物是选自由下式(2-2)表示的化合物组成的组中的环状化合物 [化学式7]
15.根据权利要求14所述的放射线敏感性组合物，其中所述环状化合物是选自由下式(4)和(5)表示的化合物组成的组中的环状化合物 [化学式8]
16.根据权利要求10所述的放射线敏感性组合物，其中所述固体组分包括50-99.489/0. 001-50/0. 5-50/0. 01-50/0-50重量％的环状化合物/产酸剂(C)/酸交联剂(G)/酸扩散控制剂(E)/任选组分(F)，基于所述固体组分。
17.根据权利要求8所述的放射线敏感性组合物，其能够用旋涂而形成非晶质膜。
18.根据权利要求17所述的放射线敏感性组合物，其中所述非晶质膜在23°C下在2.38重量％四甲基氢氧化铵水溶液中的溶解速度为不小于IO人/see。
19.根据权利要求17所述的放射线敏感性组合物，其中所述非晶质膜在用KrF准分子激光、远紫外线、电子束或X-射线照射之后或所述非晶质膜在20-250°C下加热之后在2. 38重量％四甲基氢氧化铵水溶液中的溶解速度为不大于5人/sec。
20.一种抗蚀图案的形成方法，其包括使用根据权利要求8-19任一项所述的放射线敏感性组合物在基板上形成抗蚀膜的步骤，将所述抗蚀膜曝光至放射线的步骤和显影所述抗蚀膜从而形成抗蚀图案的步骤。
21.一种由下式(6-1)表不的羰基化合物(Al) [化学式9]
22.—种由下式(6-2)表示的缩醛化合物(A4)[化学式10]
全文摘要
公开的是在安全溶剂中具有高溶解度、高灵敏度并能够提供具有良好形状抗蚀图案的环状化合物；生产该环状化合物的方法；包含该环状化合物的放射线敏感性组合物；和使用该放射线敏感性组合物形成抗蚀图案的方法。具体公开的是具有特定结构的环状化合物；包含该化合物的放射线敏感性组合物；和使用该组合物形成抗蚀图案的方法。
文档编号C08G8/04GK102648173SQ20108005531
公开日2012年8月22日 申请日期2010年9月27日 优先权日2009年10月6日
发明者小黑大, 林宏美, 越后雅敏 申请人:三菱瓦斯化学株式会社