化合物及其制造方法、产酸剂、组合物、抗蚀膜、下层膜、图案形成方法和光学物品技术

提供一种高灵敏度且分辨率高、具有高平坦性的化合物。下述式(P

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物及其制造方法、产酸剂、组合物、抗蚀膜、下层膜、图案形成方法和光学物品


[0001]本专利技术涉及化合物及其制造方法、产酸剂、组合物、抗蚀膜、下层膜、图案形成方法和光学物品。

技术介绍

[0002]在半导体设备的制造中，通过使用光致抗蚀材料的光刻来进行微细加工，但近年来，随着LSI(大规模集成电路)的高集成化和高速度化，寻求基于图案规则的进一步微细化。
[0003]至今为止的一般抗蚀材料为能够形成非晶薄膜的高分子系抗蚀材料。可列举出例如聚甲基丙烯酸甲酯、具有解离性反应基团的多羟基苯乙烯或聚甲基丙烯酸烷基酯等高分子系抗蚀材料。并且，对通过将这种高分子系抗蚀材料的溶液涂布在基板上而制作的抗蚀薄膜照射紫外线、远紫外线、电子射线、极紫外线(Extreme UltraViolet：以下适当称为“EUV”)、X射线等，由此形成45～100nm左右的线图案(例如参照非专利文献1)。
[0004]然而，高分子系抗蚀材料的分子量大、为1万～10万左右，分子量分布也广。因此，在使用高分子系抗蚀材料的光刻中，在微细图案表面产生凹凸不平，难以控制图案尺寸，成品率降低。因此，在使用以往的高分子系抗蚀材料的光刻中，微细化存在极限。为了制作更微细的图案，提出了各种低分子量抗蚀材料。
[0005]例如，提出了将低分子量多核多酚化合物用作主成分的碱显影型的负型辐射线敏感性组合物(例如参照专利文献1和2)。另外，作为具有高耐热性的低分子量抗蚀材料的候补，还提出了将低分子量环状多酚化合物用作主成分的碱显影型的负型辐射线敏感性组合物(例如参照专利文献3和非专利文献2)。进而，作为抗蚀材料的基础化合物，已知多酚化合物尽管分子量低但仍然能够赋予高耐热性，对于改善抗蚀图案的清晰度、凹凸不平而言是有用的(例如参照非专利文献3)。
[0006]另外，基于电子射线或极紫外线(EUV)的光刻的反应机理与通常的光刻不同。进而，在基于电子射线或EUV的光刻中，以形成几十nm的微细图案作为目标。像这样，抗蚀图案尺寸越小，则寻求对曝光光源的灵敏度越高的抗蚀材料。尤其在基于EUV的光刻中，从生产能力的观点出发，需要实现抗蚀组合物的高灵敏度化。
[0007]作为对它们加以改善的抗蚀材料，提出了例如具有钛、铪、锆的无机抗蚀材料(例如参照专利文献4和5)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2005
‑
326838号公报
[0011]专利文献2：日本特开2008
‑
145539号公报
[0012]专利文献3：日本特开2009
‑
173623号公报
[0013]专利文献4：日本特开2015
‑
75500号公报
[0014]专利文献5：日本特开2015
‑
108781号公报
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献1：冈崎信次及其他8人、“光刻技术的40年”、S&T出版
[0017]非专利文献2：T.Nakayama,M.Nomura,K.Haga,M.Ueda：Bull.Chem.Soc.Jpn.,71,2979(1998)
[0018]非专利文献3：冈崎信次及其他22人、“光致抗蚀材料开发的新展开”、CMC公司出版、2009年9月、p.211
‑
259

技术实现思路

[0019]专利技术要解决的问题
[0020]然而，无机抗蚀材料的灵敏度低，可使用时间短。另外，从分辨率的观点出发，也要求实现更高的分辨率化。
[0021]本专利技术的目的在于，提供高灵敏度且分辨率高、具有高平坦性的化合物及其制造方法、产酸剂、包含该化合物或该产酸剂的组合物、抗蚀膜、下层膜、光学物品、以及使用该化合物或该产酸剂的图案形成方法。
[0022]用于解决问题的方案
[0023]本专利技术人等为了解决前述课题而进行了深入研究，结果发现：特定的化合物或产酸剂能够解决前述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术如下所示。
[0024][1]一种化合物，其用下述式(P
‑
0)表示，
[0025][0026](式(P
‑
0)中，Ar为碳原子数6～60的具有芳基的基团；OR
TS
各自独立地为羟基、下述式(TS
‑
0)所示的基团或下述式(TS
‑
1)所示的基团；n1为1～20的整数；其中，OR
TS
中的至少一个为下述式(TS
‑
0)所示的基团或下述式(TS
‑
1)所示的基团。)
[0027][0028](式(TS
‑
0)中，R1为单键或任选具有取代基的碳原子数1～30的二价基团；R2为任选具有取代基的碳原子数1～10的烷基或任选具有取代基的碳原子数6～10的芳基；R3为任选具有取代基的碳原子数1～10的烷基或任选具有取代基的碳原子数6～10的芳基；An
‑
为包含氟或碘的阴离子。)
[0029][0030](式(TS
‑
1)中，R1、R3和An
‑
与式(TS
‑
0)的含义相同。)
[0031][2]根据[1]所述的化合物，其中，前述式(TS
‑
0)和前述式(TS
‑
1)中，R3为任选具有取代基的碳原子数1～10的烷基；An
‑
为R4SO3‑
(R4为任选具有取代基的碳原子数1～9的包含氟或碘的一价基团。)。
[0032][3]根据[1]或[2]所述的化合物，其中，前述式(TS
‑
0)和前述式(TS
‑
1)中，R1为任选具有取代基的碳原子数2～6的二价基团。
[0033][4]根据[1]～[3]中任一项所述的化合物，其中，前述式(TS
‑
0)中，R2为甲基或乙基。
[0034][5]根据[4]所述的化合物，其中，前述式(TS
‑
0)中，R2为甲基。
[0035][6]根据[1]～[5]中任一项所述的化合物，其中，前述式(TS
‑
0)和前述式(TS
‑
1)中，R3为甲基，An
‑
为CF3SO3‑
。
[0036][7]根据[1]～[6]中任一项所述的化合物，其为下述式(P
‑
0A)所示的化合物。
[0037][0038](式(P
‑
0A)中，X各自独立地为氧原子、硫原子或未桥接；R4为单键或任选具有取代基的碳原子数1～30的2n价基团；R5和R6各自独立地为卤素原子、任选具有取代基的碳原子数1～30的直链状烷基、任选具有取代基的碳原子数3～30的支链状烷基、任选具有取代基的碳原子数3～30的环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种化合物，其用下述式(P
‑
0)表示，式(P
‑
0)中，Ar为碳原子数6～60的具有芳基的基团；OR
TS
各自独立地为羟基、下述式(TS
‑
0)所示的基团或下述式(TS
‑
1)所示的基团；n1为1～20的整数；其中，OR
TS
中的至少一个为下述式(TS
‑
0)所示的基团或下述式(TS
‑
1)所示的基团，式(TS
‑
0)中，R1为单键或任选具有取代基的碳原子数1～30的二价基团；R2为任选具有取代基的碳原子数1～10的烷基或任选具有取代基的碳原子数6～10的芳基；R3为任选具有取代基的碳原子数1～10的烷基或任选具有取代基的碳原子数6～10的芳基；An
‑
为包含氟或碘的阴离子，式(TS
‑
1)中，R1、R3和An
‑
与式(TS
‑
0)的含义相同。2.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述式(TS
‑
0)和所述式(TS
‑
1)中，R3为任选具有取代基的碳原子数1～10的烷基；An
‑
为R4SO3‑
，R4为任选具有取代基的碳原子数1～9的包含氟或碘的一价基团。3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，所述式(TS
‑
0)和所述式(TS
‑
1)中，R1为任选具有取代基的碳原子数2～6的二价基团。4.根据权利要求1～3中任一项所述的化合物，其中，所述式(TS
‑
0)中，R2为甲基或乙基。5.根据权利要求4所述的化合物，其中，所述式(TS
‑
0)中，R2为甲基。6.根据权利要求1～5中任一项所述的化合物，其中，所述式(TS
‑
0)和所述式(TS
‑
1)中，R3为甲基，An
‑
为CF3SO3‑
。7.根据权利要求1～6中任一项所述的化合物，其为下述式(P
‑
0A)所示的化合物，
式(P
‑
0A)中，X各自独立地为氧原子、硫原子或未桥接；R4为单键或任选具有取代基的碳原子数1～30的2n价基团；R5和R6各自独立地为卤素原子、任选具有取代基的碳原子数1～30的直链状烷基、任选具有取代基的碳原子数3～30的支链状烷基、任选具有取代基的碳原子数3～30的环状烷基、任选具有取代基的碳原子数6～30的芳基、任选具有取代基的碳原子数2～30的烯基、任选具有取代基的碳原子数2～30的炔基、任选具有取代基的碳原子数1～30的烷氧基、氰基、硝基、氨基、羧酸基、硫醇基、羟基、所述式(TS
‑
0)所示的基团或所述式(TS
‑
1)所示的基团，所述烷基、所述芳基、所述烯基、所述炔基、所述烷氧基任选包含醚键、酮键或酯键；m1和m2各自独立地为0～7的整数；p1和p2各自独立地为0或1；n2为1～4的整数；其中，m1和m2中的至少一者为1～7的整数，式(P
‑
0A)包含至少一个作为R5或R6的所述式(TS
‑
0)所示的基团或所述式(TS
‑
1)所示的基团。8.根据权利要求1～6中任一项所述的化合物，其为下述式(P
‑
0B)所示的化合物，式(P
‑
0B)中，R7为碳原子数1～30的2n价基团；R8～R
11
各自独立地为卤素原子、任选具有取代基的碳原子数1～10的直链状烷基、任选具有取代基的碳原子数3～30的支链状烷基、任选具有取代基的碳原子数3～30的环状烷基、任选具有取代基的碳原子数6～30的芳基、任选具有取代基的碳原子数2～30的烯基、任选具有取代基的碳原子数2～30的炔基、任选具有取代基的碳原子数1～30的烷氧基、硫醇基、氰基、硝基、氨基、羧酸基、羟基、所述式(TS
‑
0)所示的基团或所述式(TS
‑
1)所示的基团，所述烷基、所述芳基、所述烯基、所述炔基、所述烷氧基任选包含醚键、酮键或酯键；m3和m4各自独立地为0～8的整数；m5和m6各自独立地为0～9的整数；p3～p6各自独立地为0～2的整数；n3为1～4的整数；其中，m3、m4、m5和m6中的至少一者为1以上的整数；式(P
‑
0B)包含至少一个作为R8、R9、R
10
或R
11
的所述式(TS
‑
0)所示的基团或所述式(TS
‑
1)所示的基团。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的化合物，其为下述式(P
‑
0C)所示的化合物，式(P
‑
0C)中，L1～L4各自独立地为单键、任选具有取代基的碳原子数1～20的直链状亚烷基、任选具有取代基的碳原子数3～20的支链状亚烷基、任选具有取代基的碳原子数3～20的亚环烷基、任选具有取代基的碳原子数6～24的亚芳基、
‑
O
‑
、
‑
OC(＝O)
‑
、
‑
OC(＝O)O
‑
、
‑
N(R
20<...

【专利技术属性】
技术研发人员：工藤宏人，佐藤隆，大松祯，越后雅敏，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：