JP7722257B2 - マスクブランク、レジストパターン形成方法及び化学増幅ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

マスクブランク、レジストパターン形成方法及び化学増幅ポジ型レジスト組成物

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Description

本発明は、マスクブランク、レジストパターン形成方法及び化学増幅ポジ型レジスト組成物に関する。
近年、集積回路の高集積化に伴い、より微細なパターン形成が求められており、0.2μm以下のパターンの加工においては、主に酸を触媒とした化学増幅レジスト組成物が使用されている。また、このときの露光源として、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、電子線(EB)等の高エネルギー線が用いられるが、特に超微細加工技術として利用されているEBリソグラフィーは、半導体製造用の転写用マスク(フォトマスク)を作製する際のマスクブランクの加工方法としても不可欠となっている。
一般的に、EBリソグラフィーにおいて、EBによる描画は、マスクを用いずに行われる。ポジ型の場合であればレジスト膜の残したい領域以外の部分に微細面積のEBを順次照射していき、ネガ型の場合であればレジスト膜の残したい領域に微細面積のEBを順次照射していくという方法が採られる。つまり、加工面の微細に区切った全領域上を掃引していくため、フォトマスクを用いる一括露光に比べ時間がかかり、スループットを落とさないためには高感度なレジスト膜が求められる。特に重要な用途であるフォトマスクブランクの加工においては、フォトマスク基板に成膜された酸化クロムをはじめとするクロム化合物膜等、化学増幅レジスト膜のパターン形状に影響を与えやすい表面材料を持つものがあり、高解像性やエッチング後の形状を保つためには、基板の種類に依存せず、レジスト膜のパターンプロファイルを矩形に保つことも重要な性能の1つとされる。また、ラインエッジラフネス(LER)が小さいことも重要視される性能の1つである。近年では、微細化を達成するためにマスクブランクの加工にマルチビームマスクライティング(MBMW)描画プロセスを用いる場合があり、その際、レジストはラフネスに有利な低感度レジスト(高ドーズ領域)を使用するが、この高ドーズ領域におけるレジスト組成物の最適化も脚光を浴びてきた。
感度やパターンプロファイルの制御について、レジスト組成物に使用する材料の選択や組み合わせ、プロセス条件等によって種々の改善がなされてきた。その改善の1つとして、レジスト膜の解像性に重要な影響を与える酸の拡散の抑制がある。フォトマスクの加工では、得られるレジストパターンの形状が、露光後、加熱までの時間に依存して変化しないことが求められている。レジストパターン形状の時間依存性変化の大きな原因は、露光により発生した酸の拡散である。この酸の拡散の問題は、フォトマスク加工に限らず、一般のレジスト組成物においても感度と解像性に大きな影響を与えることから、多くの検討がなされている。
特許文献1や特許文献2には、酸発生剤から発生する酸を嵩高くすることにより酸拡散を抑制し、LERを低減する例が記載されている。しかし、このような酸発生剤では、酸拡散の抑制が未だ不十分であるので、より酸拡散の小さい酸発生剤の開発が望まれていた。
また、特許文献3には、露光によりスルホン酸を発生するスルホニウム構造を有する繰り返し単位をレジスト組成物に使用するポリマーに導入することで酸拡散を制御する例が記載されている。このような露光により酸を発生する繰り返し単位をベースポリマーに導入して酸拡散を抑える方法は、LERの小さなパターンを得る方法として有効である。しかし、そのような露光により酸を発生する繰り返し単位を含むベースポリマーは、該単位の構造や導入率によっては有機溶剤に対する溶解性に問題が生じるケースもあった。
酸性側鎖を有する芳香族骨格を多量に有するポリマー、例えば、ポリヒドロキシスチレンは、KrFリソグラフィー用レジスト組成物のベースポリマーとして有用であるが、波長200nm付近の光に対して大きな吸収を示すため、ArFリソグラフィー用レジスト組成物のベースポリマーとしては使用されなかった。しかし、ArFエキシマレーザー光による加工限界よりも小さなパターンを形成するために有力な技術であるEBリソグラフィー用レジスト組成物や、EUVリソグラフィー用レジスト組成物としては、高いエッチング耐性が得られる点で重要な材料である。
ポジ型のEBリソグラフィー用レジスト組成物やEUVリソグラフィー用レジスト組成物のベースポリマーとしては、光酸発生剤に高エネルギー線を照射することで発生する酸を触媒として、ベースポリマーが持つフェノール側鎖の酸性官能基をマスクしている酸不安定基を脱保護させることでアルカリ現像液に可溶化する材料が主に用いられている。また、前記酸不安定基として、第3級アルキル基、tert-ブトキシカルボニル基、アセタール基等が主として用いられてきた。ここで、アセタール基のような脱保護に必要な活性化エネルギーが比較的小さい酸不安定基を用いると、高感度のレジスト膜が得られるという利点があるものの、発生する酸の拡散の抑制が不十分な場合、レジスト膜中の露光していない部分においても脱保護反応が起きてしまい、解像性やLERの劣化を招くという問題があった。
一方、酸不安定基として特許文献4や5に記載された酸不安定基であるフッ素原子含有芳香環骨格を有する第3級エステル基を含むベースポリマーを含む化学増幅ポジ型レジスト組成物は、波長300nm以下、特にF2(157nm)、Kr2(146nm)、KrAr(134nm)又はAr2(121nm)エキシマレーザー露光での透過性を得るための目的であったり、EUV露光プロセスにおける感度の増感効果を狙ったもので、透過性や増感効果を必要としない電子線描画におけるマスク加工プロセスについては詳しい検討はなされてこなかった。
また、転写用マスクは、半導体デバイス製造におけるフォトリソグラフィーによる微細パターン形成に用いられ、一般にガラス基板上に金属薄膜等からなる微細パターンを設けたものであり、従来の透光性基板上にクロム系材料等からなる遮光膜パターンを有するバイナリマスクのほかに、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。近年においては、半導体デバイスの高集積化に伴い、フォトリソグラフィー技術の転写限界を上回る微細パターンが必要とされてきている。このため、より波長の短いEUV光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィー技術が用いられるようになってきた。EUV光は、波長が0.2~100nm程度の光であり、より具体的には13.5nm付近の光である。このEUV光は、物質に対する透過性が極めて低く、従来の透過型の投影光学系やマスクが使えないことから、反射型の光学素子が用いられる。そのため、パターン転写用のマスクも反射型マスクが提案されている。
反射型マスクは、基板上にEUV光を反射する多層反射膜が形成され、多層反射膜の上にEUV光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成されたものである。一方、吸収体膜にパターニングする前の状態のもの(レジスト膜が形成された状態を含む。)が反射型マスクブランクと呼ばれ、これが反射型マスクの素材として用いられる(以下、EUV光を反射させる反射型マスクブランクをEUVマスクブランクともいう。)。EUVマスクブランクは、ガラス製の基板上に形成するEUV光を反射する多層反射膜と、その上に形成されたEUV光を吸収する吸収体膜とを含むことを基本とする構造を有する。多層反射層としては、通常、モリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層とを交互に積層することでEUV光の反射率を確保するMo/Si多層反射膜が用いられる。一方、吸収体膜としては、EUV光に対して消衰係数の値が比較的大きいタンタル(Ta)を主成分とする材料が用いられる(特許文献6)。
一般的に、転写用マスクは電子線描画装置を用いて作製されるが、その場合、レジスト膜に入射した電子線の一部がレジスト膜を構成する原子と衝突して前方散乱されるとともに、レジスト膜を透過した電子線の一部が基板を構成する原子と衝突して後方散乱されて再びレジスト膜に入射する。さらに、後方散乱された電子はレジストを突き抜け、装置内部で反射し、再びレジストへ入射する。この前方散乱と後方散乱などによる影響で、パターンの開口率による線幅変動が生じる。特に反射型マスクにおいて吸収体膜を形成するために原子量の大きいTaを使用することから後方散乱の影響が顕著であり、この問題を解決する方法として、パターンレイアウト(露光パターン密度、配置)に応じて、近接効果補正(PEC:Proximity Effect Correction)を行うことや、レジストのドーズマージンを改良する方法が開発されてきたが、先端世代においてレジスト感度も低感度領域(高ドーズ領域)になり、後方散乱の影響が更に大きくなる中で微細パターンを形成させるには不十分であり、電子線描画によるマスクブランク加工に適したレジスト組成物からの改善が望まれていた(特許文献7、8)。
特開2009-53518号公報 特開2010-100604号公報 特開2011-22564号公報 特開2002-249520号公報 特開2013-80031号公報 特開2002-122981号公報 特開2012-33715号公報 特開2013-84883号公報
本発明は、前記事情に鑑みなされたものであり、極めて高い解像性を有し、LERが小さく、矩形性に優れ、パターン忠実性に優れたパターンの形成が可能なレジスト膜を備えるマスクブランク、レジストパターン形成方法、及び化学増幅ポジ型レジスト組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、フェノール性ヒドロキシ基含有単位及び第3級炭素原子に電子吸引基及び/又はヒドロキシ基で置換されたフェニル基が結合した第3級ヒドロカルビル基である酸不安定基でカルボキシ基が保護された繰り返し単位を含むポリマーをベースポリマーとして含む化学増幅ポジ型レジスト組成物から得られるレジスト膜が、良好な解像性、パターン形状及びLERを示し、パターン忠実性に優れたパターンが得られ、後方散乱の影響が小さくマスクブランク加工に有用であることを知見し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、下記マスクブランク、レジストパターン形成方法及び化学増幅ポジ型レジスト組成物を提供する。
1.下記式(A1)で表されるフェノール性ヒドロキシ基含有単位及び下記式(A2)で表されるカルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位を含むポリマーを含むベースポリマー並びに有機溶剤を含む化学増幅ポジ型レジスト組成物を塗布して得られるレジスト膜を備えるマスクブランク。
(式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
1は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。
1は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
a1は、0≦a1≦5+2a3-a2を満たす整数である。a2は、1~3の整数である。a3は、0~2の整数である。)
(式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
2は、単結合、*-C(=O)-O-X21-、フェニレン基又はナフチレン基であり、該フェニレン基又はナフチレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。X21、炭素数1~20の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基又はナフチレン基であり、該脂肪族ヒドロカルビレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
B及びRCは、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、RBとRCとが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。
2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1~5のアシル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基である。
3は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。
b1は0~2の整数であり、b2は0~2の整数であり、b3は0~5の整数であり、b4は0~2の整数であるが、b1及びb2が同時に0になることはない。)
2.前記フェノール性ヒドロキシ基含有単位が下記式(A1-1)で表される繰り返し単位であり、前記カルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位が下記式(A2-1)で表される繰り返し単位である1のマスクブランク。
(式中、RA、RB、RC、X2、R2、R3、a2、b1、b2及びb3は、前記と同じ。ただし、b1及びb2が同時に0になることはない。)
3.b2が1又は2であり、R2がフッ素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基である1又は2のマスクブランク。
4.前記ベースポリマーが、更に、下記式(B1)~(B3)のいずれかで表される繰り返し単位を含むものである1~3のいずれかのマスクブランク。
(式中、RAは、前記と同じ。
c及びdは、それぞれ独立に、0~4の整数である。eは、0~5の整数である。fは、0~2の整数である。
3は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
3は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。
11及びR12は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
13は、アセチル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、ハロゲン原子、ニトロ基又はシアノ基であり、fが1又は2の場合はヒドロキシ基でもよい。)
5.前記ベースポリマーに含まれるポリマーが、更に、下記式(C1)~(C8)のいずれかで表される繰り返し単位を含むものである1~4のいずれかのマスクブランク。
(式中、RAは、前記と同じ。
1は、単結合、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基、又は*-O-Y11-、*-C(=O)-O-Y11-若しくは*-C(=O)-NH-Y11-であり、Y11は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、単結合又は**-Y21-C(=O)-O-であり、Y21は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。
3は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、*-O-Y31-、*-C(=O)-O-Y31-又は*-C(=O)-NH-Y31-である。Y31は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~20の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
*は、主鎖の炭素原子との結合手であり、**は、式中の酸素原子との結合手である。
4は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基である。k1及びk2は、それぞれ独立に、0又は1であるが、Y4が単結合のとき、k1及びk2は0である。
21~R38は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。また、R21及びR22が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、R23及びR24、R26及びR27、又はR29及びR30が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
HFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
Xa-は、非求核性対向イオンである。)
6.前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が、更に、下記式(D1)で表される繰り返し単位、下記式(D2)で表される繰り返し単位、下記式(D3)で表される繰り返し単位及び下記式(D4)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位及び下記式(D6)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマーを含む1~5のいずれかのマスクブランク。
(式中、RBは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
Cは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
101、R102、R104及びR105は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基である。
103、R106、R107及びR108は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15のヒドロカルビル基、炭素数1~15のフッ素化ヒドロカルビル基又は酸不安定基であり、R103、R106、R107及びR108がヒドロカルビル基又はフッ素化ヒドロカルビル基のとき、炭素-炭素結合間に、エーテル結合又はカルボニル基が介在していてもよい。
109は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
110は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状又は分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
111は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基であり、前記飽和ヒドロカルビル基を構成する-CH2-の一部が、エステル結合又はエーテル結合で置換されていてもよい。
xは、1~3の整数である。yは、0≦y≦5+2z-xを満たす整数である。zは、0又は1である。mは、1~3の整数である。
1は、炭素数1~20の(m+1)価の炭化水素基又は炭素数1~20の(m+1)価のフッ素化炭化水素基である。
2は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
3は、単結合、-O-、*-C(=O)-O-Z31-Z32-又は*-C(=O)-NH-Z31-Z32-である。Z31は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基である。Z32は、単結合、エステル結合、エーテル結合又はスルホンアミド結合である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。)
7.前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が、更に光酸発生剤を含む1~6のいずれかのマスクブランク。
8.前記光酸発生剤のアニオンの酸強度(pKa)が、-2.0以上である7のマスクブランク。
9.前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が、更にクエンチャーを含む1~8のいずれかのマスクブランク。
10.前記レジスト膜の過露光部溶解速度が、100nm/sec以上である1~9のいずれかのマスクブランク。
11.前記化学増幅ポジ型レジスト組成物塗布前のマスクブランクの最表面が、クロム、ケイ素、タンタル、モリブデン、コバルト、ニッケル、タングステン及びスズから選ばれる少なくとも1つを含む材料からなる1~10のマスクブランク。
12.反射型マスクブランクである11のマスクブランク。
13.1~12のいずれかのマスクブランクのレジスト膜に、高エネルギー線を用いてパターンを照射する工程、及びアルカリ現像液を用いて前記パターンを照射したレジスト膜を現像する工程を含むレジストパターン形成方法。
14.前記高エネルギー線が、電子線である13のレジストパターン形成方法。
15.下記式(A1)で表されるフェノール性ヒドロキシ基含有単位及び下記式(A2)で表されるカルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位を含むポリマーを含むベースポリマー、有機溶剤、光酸発生剤及びクエンチャーを含み、該クエンチャーに対する該光酸発生剤の含有比率が質量比で6未満である化学増幅ポジ型レジスト組成物。
(式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
1は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。
1は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
a1は、0≦a1≦5+2a3-a2を満たす整数である。a2は、1~3の整数である。a3は、0~2の整数である。)
(式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
2は、単結合、*-C(=O)-O-X21-、フェニレン基又はナフチレン基であり、該フェニレン基又はナフチレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。X21、炭素数1~20の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基又はナフチレン基であり、該脂肪族ヒドロカルビレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
B及びRCは、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、RBとRCとが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。
2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1~5のアシル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基である。
3は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。
b1は0~2の整数であり、b2は0~2の整数であり、b3は0~5の整数であり、b4は0~2の整数であるが、b1及びb2が同時に0になることはない。)
本発明のマスクブランク及び化学増幅ポジ型レジスト組成物は、マスクブランク特有の後方散乱の影響を抑制した材料になっているため、高解像度であり、LERが小さく、露光後の形状が良好な矩形性に優れたパターンの形成及び現像ローディングの影響を抑制したパターンの形成が可能であり、半導体やフォトマスクブランク等の加工に使用される紫外線、遠紫外線、EB、EUV、X線、γ線、シンクロトロン放射線等の高エネルギー線を使用する際に好適である。また、本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物を用いるパターン形成方法は、高い解像性を有しつつ、エッチング耐性を有し、LERが低減されたパターン及び現像ローディングの影響を抑制したパターンを形成できるため、微細加工技術、特にEBリソグラフィーに好適に用いることができる。
以下、本発明について詳細に記述する。なお、以下の説明中、化学式で表される構造によっては不斉炭素が存在し、エナンチオマーやジアステレオマーが存在し得るものがあるが、その場合は1つの式でそれら異性体を代表して表す。それらの異性体は、1種単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
[マスクブランク]
本発明のマスクブランクは、フェノール性ヒドロキシ基含有単位(以下、繰り返し単位A1ともいう。)及び第3級炭素原子に電子吸引基及び/又はヒドロキシ基で置換されたフェニル基が結合した第3級ヒドロカルビル基である酸不安定基でカルボキシ基が保護された繰り返し単位(以下、繰り返し単位A2ともいう。)を含むポリマーを含むベースポリマー並びに有機溶剤を含む化学増幅ポジ型レジスト組成物を塗布して得られるレジスト膜を備えるものである。前記ポリマーは、酸の作用により酸不安定基が脱離し、アルカリ可溶性となるものである。
繰り返し単位A1は、下記式(A1)で表されるものである。
式(A1)中、a1は、0≦a1≦5+2a3-a2を満たす整数である。a2は、1~3の整数である。a3は、0~2の整数である。
式(A1)中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
式(A1)中、X1は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
式(A1)中、A1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。前記飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、これらの構造異性体等の炭素数1~10のアルカンジイル基;シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビレン基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。
式(A1)中、R1は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。前記飽和ヒドロカルビル基、並びに飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基及び飽和ヒドロカルビルオキシ基の飽和ヒドロカルビル部は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。炭素数が上限以下であれば、アルカリ現像液に対する溶解性が良好である。a1が2以上のとき、各R1は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
1及びA1がともに単結合の場合、繰り返し単位A1の好ましい例としては、3-ヒドロキシスチレン、4-ヒドロキシスチレン、5-ヒドロキシ-2-ビニルナフタレン、6-ヒドロキシ-2-ビニルナフタレン等に由来する単位が挙げられる。これらのうち、より好ましくは下記式(A1-1)で表される繰り返し単位等である。
(式中、RA及びa2は、前記と同じ。)
1が単結合以外の場合、繰り返し単位A1の好ましい例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。
繰り返し単位A1は、ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、10~95モル%の範囲で導入されることが好ましく、30~85モル%の範囲で導入されることが好ましい。ただし、後述するポリマーにより高いエッチング耐性を与える式(B1)で表される繰り返し単位及び式(B2)で表される繰り返し単位のうち少なくとも1種以上を含み、その単位が置換基としてフェノール性ヒドロキシ基を有する場合には、その比率も加えて前記範囲内とされることが好ましい。繰り返し単位A1は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
繰り返し単位A2は、下記式(A2)で表されるものである。
式(A2)中、RAは、前記と同じ。X2は、単結合、*-C(=O)-O-X21-、フェニレン基又はナフチレン基であり、該フェニレン基又はナフチレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。X21は、炭素数1~20の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基又はナフチレン基であり、該脂肪族ヒドロカルビレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
前記脂肪族ヒドロカルビレン基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。具体的には、メタンジイル基、エタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ブタン-1,1-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-2,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、1,1-ジメチルエタン-1,2-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、2-メチルブタン-1,2-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、ヘプタン-1,7-ジイル基、オクタン-1,8-ジイル基、ノナン-1,9-ジイル基、デカン-1,10-ジイル基等のアルカンジイル基;シクロプロパンジイル基、シクロブタン-1,1-ジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等のシクロアルカンジイル基;アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基等の2価多環式飽和ヒドロカルビレン基;これらを組み合わせて得られる2価の基等が挙げられる。
式(A2)中のX2を変えた構造としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは前記と同じであり、破線は式(A2)中のRB及びRCが結合する炭素原子との結合手である。
式(A2)中、RB及びRCは、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基等の炭素数1~10のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、アダマンチル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビル基が挙げられる。
また、RBとRCとが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。前記環としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環等が挙げられる。これらのうち、シクロペンタン環及びシクロヘキサン環が好ましい。
式(A2)中、R2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1~5のアシル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基である。前記フッ素化アルキル基としては、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロピル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。前記フッ素化アルコキシ基としては、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ基、ノナフルオロブトキシ基等が挙げられる。これらのうち、R2としては、フッ素原子、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基が好ましく、フッ素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基が更に好ましい。
式(A2)中、R3は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、RB及びRCで表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。
式(A2)中、b1は0~2の整数であり、b2は0~2の整数であるが、b1及びb2が同時に0になることはない。
式(A2)中、b3は0~5の整数であるが、0又は1であることが好ましい。
式(A2)中、b4は0~2の整数である。b4が0のときはベンゼン環を表し、b4が1のときはナフタレン環を表し、b4が2のときはアントラセン環を表すが、溶剤溶解性の観点からb4が0のベンゼン環であることが好ましい。
繰り返し単位A2としては、下記式(A2-1)で表されるものが好ましい。
(式中、RA、RB、RC、X2、R2、R3、b1、b2及びb3は、前記と同じ。ただし、b1及びb2が同時に0になることはない。)
繰り返し単位A2としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。
第3級炭素原子にフェニル基が結合した第3級ヒドロカルビル基である酸不安定基は、tert-ブチル基のような第3級アルキル基の酸不安定基に比べて酸触媒による脱保護反応の活性化エネルギーが非常に低く、50℃程度の温度においても脱保護反応が進行する。脱保護反応の活性化エネルギーが低すぎる酸不安定基を有するポリマーをベースポリマーとして使った場合、ポストエクスポージャーベーク(PEB)温度が低すぎて温度の均一性のコントロールが難しくなったり、酸の拡散の制御が困難になったりする。酸拡散距離の制御ができない場合、現像後のパターンの寸法均一性や、限界解像性が低下する。酸拡散コントロールのためには適度なPEB温度が必要であり、概ね80~110℃の範囲が適当である。
低活性化エネルギー酸不安定基を用いた場合のもう1つの問題としては、光酸発生剤(PAG)を共重合させるポリマーの場合に重合中に酸不安定基が脱離してしまうことが挙げられる。オニウム塩のPAGは基本的には中性であるが、重合中の加熱によってオニウム塩に一部解離が起こったり、フェノール性ヒドロキシ基を有する繰り返し単位も同時に共重合を行うとフェノール性ヒドロキシ基のプロトンとPAGのカチオンとの交換反応が起こることで酸が発生し、酸不安定基の脱離が起こることがある。特に、低活性化エネルギー酸不安定基を用いた場合、重合中の脱離が顕著である。
前述したように、第3級炭素原子にフェニル基が結合した第3級ヒドロカルビル基である酸不安定基は、ベンゼン環を有するのでエッチング耐性に優れる利点があるが、PAGを共重合させた場合、重合中の脱離が生じる。ベンゼン環に電子吸引基を付けると酸不安定基が脱離する際の活性化エネルギーが高くなる。これは、電子吸引基によって脱保護の中間体のベンジルカチオンの安定性が低下するためと考えられる。非常に脱離しやすい酸不安定基に電子吸引基を付けて脱保護反応の反応性を落として最適化することができる。
酸不安定基にフッ素原子を導入することによって、アルカリ現像時の膨潤抑制による解像性向上が見込まれる。しかしながら、第3級アルキル基の酸不安定基にフッ素原子を導入すると、フッ素原子の電子吸引効果により脱保護反応の中間体カチオンの安定性が非常に低くなるため、これによるオレフィンの生成が起こらずに脱保護反応が起こらなくなる。しかしながら、フッ素原子を含む芳香族基を有する第3級の酸不安定基は、中間体のカチオンの安定性が最適となり、適度な脱保護の反応性を示し、エッチング耐性向上効果も得られる。
また、酸不安定基にヒドロキシ基を導入することによって、露光部の溶解速度が更に速くなるため、溶解コントラスト向上による解像性改善及び欠陥低減にも寄与できる。
前記酸不安定基は描画時における後方散乱の影響を抑制する効果もあるため、50μC以上、好ましくは100μC以上の感度領域にてパターン形状が逆テーパになることなく、矩形性能を発揮する。
以上のことから、酸拡散を抑えて溶解コントラストとエッチング耐性を向上させるため、前記ポリマーをポジ型レジスト組成物、特に化学増幅ポジ型レジスト組成物のベースポリマーとして用いることで、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが大幅に高く、酸拡散を抑える効果が高く、高解像性、高パターン忠実性を有し、露光後のパターン形状とLERが良好であり、更に優れたエッチング耐性及び低欠陥性能を示す。
繰り返し単位A2は、ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、2~50モル%の範囲で導入されることが好ましく、より好ましくは10~40モル%である。
前記ベースポリマーの設計として、カルボキシ基が酸不安定基で保護されたものにすることで、カルボキシレート骨格によって露光部の溶解速度が向上するため、露光部の良好な解像性を維持しつつ、露光部と未露光部の溶解コントラストが最適化される。これによって、現像ローディングの影響を抑制し、パターン疎密に依存せず、寸法差の小さいパターンが得られる。マスクを作製する場合は、ウエハー基板を加工するよりも現像条件が強いことから、良好な解像性と現像ローディングの影響を抑制した寸法差の小さいパターンを形成させることが要求されるため、本発明のマスクブランク及び化学増幅ポジ型レジスト組成物は、特にマスク基板加工に最適である。
前記ベースポリマーに含まれるポリマーは、更に、下記式(B1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位B1ともいう。)、下記式(B2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位B2ともいう。)及び下記式(B3)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位B3ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
式(B1)及び(B2)中、c及びdは、それぞれ独立に、0~4の整数である。
式(B1)及び(B2)中、R11及びR12は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基及び飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。cが2以上のとき、各R11は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。dが2以上のとき、各R12は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(B3)中、RAは、前記と同じである。eは、0~5の整数である。fは、0~2の整数である。
式(B3)中、R13は、アセチル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、ハロゲン原子、ニトロ基又はシアノ基であり、fが1又は2の場合はヒドロキシ基でもよい。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基、飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基及び飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。eが2以上のとき、各R13は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(B3)中、X3は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
式(B3)中、A3は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。前記飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、式(A1)中のA1の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。
繰り返し単位B1~B3を使用した場合には、芳香環が持つエッチング耐性に加えて主鎖に環構造が加わることによる、エッチングやパターン検査の際のEB照射耐性を高めるという効果が得られる。
繰り返し単位B1~B3は、エッチング耐性を向上させるという効果を得るためには、ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、5モル%以上導入されることが好ましい。また、繰り返し単位B1~B3は、ベースポリマーを構成する全繰り返し単位中、30モル%以下導入されることが好ましく、25モル%以下導入されることがより好ましい。官能基を持たない場合や、官能基がヒドロキシ基以外の場合の導入量が30モル%以下であれば、現像欠陥が発生するおそれがないため好ましい。繰り返し単位B1~B3は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、繰り返し単位A1及び繰り返し単位B1~B3から選ばれる少なくとも1種の含有量は、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、65モル%以上が更に好ましい。
前記ベースポリマーに含まれるポリマーは、更に下記式(C1)~(C8)のいずれかで表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1つを含んでもよい。
式(C1)~(C8)中、RAは、前記と同じである。Y1は、単結合、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基、又は*-O-Y11-、*-C(=O)-O-Y11-若しくは*-C(=O)-NH-Y11-であり、Y11は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。Y2は、単結合又は**-Y21-C(=O)-O-であり、Y21は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。Y3は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、*-O-Y31-、*-C(=O)-O-Y31-又は*-C(=O)-NH-Y31-である。Y31は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~20の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手であり、**は、式中の酸素原子との結合手である。Y4は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基である。k1及びk2は、それぞれ独立に、0又は1であるが、Y4が単結合のとき、k1及びk2は0である。
式(C4)又は(C8)で表される繰り返し単位は、紫外線、遠紫外線、EB、EUV、X線、γ線、シンクロトロン放射線等の高エネルギー線の照射を受けた際、スルホニル基のβ位がジフルオロメチル化された酸を発生させる繰り返し単位である。前記酸は、繰り返し単位A2を含むポリマーの脱保護に適した酸強度である。また、式(C4)又は(C8)で表される繰り返し単位を含むポリマーをレジスト組成物のベースポリマーとして用いると、発生酸の移動、拡散を適度に制御することが可能である。
高エネルギー線の照射によりアレーンスルホン酸を発生させる光酸発生剤も、アセタール基、第3級アルキル基又はtert-ブトキシカルボニル基で保護された単位を含むポリマーを脱保護するために常用される。しかし、本発明の効果を得るべく、アレーンスルホン酸発生単位をベースポリマーの繰り返し単位として導入しても、その低い溶剤溶解性のため、ベースポリマーが溶剤に溶解しないことがあった。一方、本発明の式(C4)又は(C8)で表される繰り返し単位を含むポリマーは、十分な脂溶性をもつことから、その製造や取り扱いは容易であり、レジスト組成物の調製も容易である。
式(C2)及び(C6)中、Y2が-Y21-C(=O)-O-である場合、Y21で表されるヘテロ原子を含んでいてもよいヒドロカルビレン基としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
(式中、破線は、結合手である。)
式(C2)及び(C6)中、RHFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。繰り返し単位C2及びC6において、RHFが水素原子である場合の具体例としては、特開2010-116550号公報に記載されたものが挙げられ、RHFがトリフルオロメチル基である場合の具体例としては、特開2010-77404号公報に記載されたものが挙げられる。繰り返し単位C3及びC7としては、特開2012-246265号公報や特開2012-246426号公報に記載されたものが挙げられる。
式(C1)及び(C5)中、Xa-は、非求核性対向イオンである。Xa-で表される非求核性対向イオンの例としては、特開2010-113209号公報や特開2007-145797号公報に記載されたものが挙げられる。
4で表されるヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メタンジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、ヘプタン-1,7-ジイル基、オクタン-1,8-ジイル基、ノナン-1,9-ジイル基、デカン-1,10-ジイル基、ウンデカン-1,11-ジイル基、ドデカン-1,12-ジイル基、トリデカン-1,13-ジイル基、テトラデカン-1,14-ジイル基、ペンタデカン-1,15-ジイル基、ヘキサデカン-1,16-ジイル基、ヘプタデカン-1,17-ジイル基等のアルカンジイル基;シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等の環式飽和ヒドロカルビレン基;フェニレン基、メチルフェニレン基、エチルフェニレン基、n-プロピルフェニレン基、イソプロピルフェニレン基、n-ブチルフェニレン基、イソブチルフェニレン基、sec-ブチルフェニレン基、tert-ブチルフェニレン基、ナフチレン基、メチルナフチレン基、エチルナフチレン基、n-プロピルナフチレン基、イソプロピルナフチレン基、n-ブチルナフチレン基、イソブチルナフチレン基、sec-ブチルナフチレン基、tert-ブチルナフチレン基等のアリーレン基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。
また、前記ヒドロカルビレン基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を形成してもよい。
繰り返し単位C4及びC8を与えるモノマーのアニオンの好ましい例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
式(C1)~(C8)中、R21~R38は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記炭素数1~20のヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、tert-ペンチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~20のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基等の炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の炭素数6~20のアリール基等が挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の炭素-炭素結合間に、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基が介在していてもよく、その結果、ヒドロキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。
また、R23及びR24、R26及びR27、又はR29及びR30が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき形成される環としては、以下に示すもの等が挙げられる。
(式中、破線は、結合手である。)
式(C2)~(C4)中、スルホニウムカチオンの具体的な構造としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
式(C5)~(C8)中、ヨードニウムカチオンの具体的な構造としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
繰り返し単位C1~C8のうち、フォトマスクブランクの加工に好ましい単位としては、ポリマーの酸不安定基を設計する上で酸強度が最適であることから、繰り返し単位C4が挙げられる。
繰り返し単位C1~C8は、高エネルギー線の照射により酸を発生させる単位である。これらの単位がポリマー中に含まれることで、酸拡散が適度に抑制され、LERが低減されたパターンを得ることができると考えられる。また、これらの単位がポリマーに含まれていることで、真空中でのベーク時に、露光部から酸が揮発し、未露光部へ再付着するという現象が抑制され、LERの低減や、未露光部での望まない膜減りによる形状劣化低減等に効果的であると考えられる。
繰り返し単位C1~C8は、ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、0.1~30モル%の範囲で導入されることが好ましく、0.5~20モル%の範囲で導入されることがより好ましい。繰り返し単位C1~C8は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、芳香環骨格を有する繰り返し単位の含有量は、65モル%以上が好ましく、より好ましくは75モル%以上、更に好ましくは85モル%以上であり、繰り返し単位C1~C8を含まない場合は、全ての単位に芳香環骨格を有することが好ましい。
前記ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、繰り返し単位A1、繰り返し単位A2及び繰り返し単位B1~B3から選ばれる少なくとも1種の含有量は、80モル%以上が好ましく、85モル%以上がより好ましい。
前記ポリマーは、常用される、酸不安定基で保護された(メタ)アクリル酸エステル単位や、ラクトン構造、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基等の密着性基を持つ(メタ)アクリル酸エステル単位を含んでもよい。これらの繰り返し単位によってレジスト膜の特性の微調整を行うことができるが、これらの単位を含まなくてもよい。
前記密着性基を持つ(メタ)アクリル酸エステル単位の例として、下記式(B4)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位B4ともいう。)、下記式(B5)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位B5ともいう。)及び下記式(B6)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位B6ともいう。)が挙げられる。これらの単位は、酸性を示さず、基板に対する密着性を与える単位や溶解性を調整する単位として補助的に用いることができる。
式(B4)~(B6)中、RAは、前記と同じである。R41は、-O-又はメチレン基である。R42は、水素原子又はヒドロキシ基である。R43は、炭素数1~4の飽和ヒドロカルビル基である。gは、0~3の整数である。
繰り返し単位B4~B6を含む場合、その含有量は、前記ベースポリマーに含まれるポリマーの全繰り返し単位中、0~20モル%が好ましく、0~10モル%がより好ましい。繰り返し単位B4~B6は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記ポリマーは、公知の方法によって、必要に応じて保護基で保護した各モノマーを共重合させ、その後必要に応じて脱保護反応を行うことで合成することができる。共重合反応は、特に限定されないが、好ましくはラジカル重合、アニオン重合である。これらの方法については、特開2004-115630号公報を参考にすることができる。
前記ポリマーは、重量平均分子量(Mw)が1000~50000であることが好ましく、2000~20000であることが更に好ましい。Mwが1000以上であれば、従来知られているように、パターンの頭が丸くなって解像力が低下するとともに、LERが劣化するといった現象が生じるおそれがない。一方、Mwが50000以下であれば、特にパターン線幅が100nm以下のパターンを形成する場合においてLERが劣化するおそれがない。なお、本発明においてMwは、テトラヒドロフラン(THF)又はジメチルホルムアミド(DMF)を溶剤として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算測定値である。
前記ポリマーは、分子量分布(Mw/Mn)が1.0~2.0、好ましくは1.0~1.9、更に好ましくは1.0~1.8と狭分散であることが好ましい。このように狭分散である場合には、現像後、パターン上に異物が生じたりパターンの形状が悪化したりすることがない。
また、前記ベースポリマー設計として、アルカリ現像液に対する溶解速度は、10nm/min以下が好ましく、7nm/min以下がより好ましく、5nm/min以下が更に好ましい。先端世代においては、基板への塗布膜が薄膜領域(100nm以下)の場合、アルカリ現像に対するパターン膜減りの影響が大きくなり、ポリマーのアルカリ溶解速度が10nm/minより大きい場合にはパターンが崩壊してしまい、微細パターンの形成ができなくなる。特に、欠陥がないことを要求されるフォトマスク作製においては、現像プロセスが強い傾向があるため顕著である。なお、本発明においてベースポリマーのアルカリ現像液に対する溶解速度は、8インチのシリコンウエハーにポリマー溶液(ポリマー濃度:16.7質量%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA))をスピンコーティングし、100℃で90秒間ベークして膜厚1000nmの膜を形成した後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で、23℃で100秒間現像した際の膜減り量から算出した値である。
[フッ素原子含有ポリマー]
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物は、高コントラスト化や、高エネルギー線照射における酸のケミカルフレア及び帯電防止膜材料をレジスト膜上に塗布するプロセスにおける帯電防止膜からの酸のミキシングを遮蔽し、予期しない不要なパターン劣化を抑制する目的で、下記式(D1)で表される繰り返し単位、下記式(D2)で表される繰り返し単位、下記式(D3)で表される繰り返し単位及び下記式(D4)で表される繰り返し単位(以下、それぞれ繰り返し単位D1、D2、D3及びD4ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位及び下記式(D6)で表される繰り返し単位(以下、それぞれ繰り返し単位D5及びD6ともいう。)から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマーを含んでもよい。前記フッ素原子含有ポリマーは、界面活性剤の機能も有することから、現像プロセス中に生じ得る不溶物の基板への再付着を防止できるため、現像欠陥に対する効果も発揮する。
式(D1)~(D6)中、RBは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RCは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。R101、R102、R104及びR105は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基である。R103、R106、R107及びR108は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15のヒドロカルビル基、炭素数1~15のフッ素化ヒドロカルビル基又は酸不安定基であり、R103、R106、R107及びR108がヒドロカルビル基又はフッ素化ヒドロカルビル基のとき、炭素-炭素結合間に、エーテル結合又はカルボニル基が介在していてもよい。R109は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。R110は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状又は分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。R111は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基であり、前記飽和ヒドロカルビル基を構成する-CH2-の一部が、エステル結合又はエーテル結合で置換されていてもよい。xは、1~3の整数である。yは、0≦y≦5+2z-xを満たす整数である。zは、0又は1である。mは、1~3の整数である。Z1は、炭素数1~20の(m+1)価の炭化水素基又は炭素数1~20の(m+1)価のフッ素化炭化水素基である。Z2は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。Z3は、単結合、-O-、*-C(=O)-O-Z31-Z32-又は*-C(=O)-NH-Z31-Z32-である。Z31は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基である。Z32は、単結合、エステル結合、エーテル結合又はスルホンアミド結合である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
式(D1)及び(D2)中、R101、R102、R104及びR105で表される炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~10のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等の炭素数3~10の環式飽和ヒドロカルビル基が挙げられる。これらのうち、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基が好ましい。
式(D1)~(D4)中、R103、R106、R107及びR108で表される炭素数1~15のヒドロカルビル基としては、炭素数1~15のアルキル基、炭素数2~15のアルケニル基、炭素数2~15のアルキニル基等が挙げられるが、炭素数1~15のアルキル基が好ましい。前記アルキル基としては、前述したもののほか、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基等が挙げられる。また、フッ素化ヒドロカルビル基としては、前述したヒドロカルビル基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。
式(D4)中、Z1で表される炭素数1~20の(m+1)価の炭化水素基としては、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基から更に水素原子をm個除いた基が挙げられる。また、Z1で表される炭素数1~20の(m+1)価のフッ素化炭化水素基としては、前述した(m+1)価の炭化水素基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された基が挙げられる。
繰り返し単位D1~D4の具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RBは、前記と同じである。
式(D5)中、R109及びR110で表される炭素数1~5のヒドロカルビル基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられるが、アルキル基が好ましい。前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。また、これらの基の炭素-炭素結合間に、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基が介在していてもよい。
式(D5)中、-OR110及は親水性基であることが好ましい。この場合、R110としては水素原子、炭素-炭素結合間に酸素原子が介在した炭素数1~5のアルキル基等が好ましい。
式(D5)中、Z2は、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-であることが好ましい。さらに、RCがメチル基であることが好ましい。Z2にカルボニル基が存在することにより、帯電防止膜由来の酸のトラップ能が向上する。また、RCがメチル基であると、よりガラス転移温度(Tg)が高い剛直なポリマーとなるため、酸の拡散が抑制される。これにより、レジスト膜の経時安定性が良好なものとなり、解像力やパターン形状も劣化することがない。
繰り返し単位D5としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RCは、前記と同じである。
式(D6)中、Z3で表される炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メタンジイル基、エタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ブタン-1,1-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-2,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、1,1-ジメチルエタン-1,2-ジイル基等が挙げられる。
式(D6)中、R111で表される少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。
繰り返し単位D6としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RCは、前記と同じである。
繰り返し単位D1~D4の含有量は、前記フッ素原子含有ポリマーの全繰り返し単位中、15~95モル%が好ましく、20~85モル%がより好ましい。繰り返し単位D5及び/又はD6の含有量は、前記フッ素原子含有ポリマーの全繰り返し単位中、5~85モル%が好ましく、15~80モル%がより好ましい。繰り返し単位D1~D6は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記フッ素原子含有ポリマーは、前述した繰り返し単位以外のその他の繰り返し単位を含んでもよい。このような繰り返し単位としては、特開2014-177407号公報の段落[0046]~[0078]に記載されているもの等が挙げられる。前記フッ素原子含有ポリマーがその他の繰り返し単位を含む場合、その含有量は、前記フッ素原子含有ポリマーの全繰り返し単位中50モル%以下が好ましい。
前記フッ素原子含有ポリマーは、公知の方法によって、必要に応じて保護基で保護した各単量体を共重合させ、その後必要に応じて脱保護反応を行うことで合成することができる。共重合反応は特に限定されないが、好ましくはラジカル重合、アニオン重合である。これらの方法については、特開2004-115630号公報を参考にすることができる。
前記フッ素原子含有ポリマーのMwは、2000~50000であることが好ましく、3000~20000であることがより好ましい。Mwが2000未満であると、酸の拡散を助長し、解像性の劣化や経時安定性が損なわれることがある。Mwが大きすぎると、溶剤への溶解度が小さくなり、塗布欠陥を生じることがある。また、前記フッ素原子含有ポリマーは、Mw/Mnが1.0~2.2であることが好ましく、1.0~1.7であることがより好ましい。
前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が前記フッ素原子含有ポリマーを含む場合、その含有量は、ベースポリマー80質量部に対し、0.01~30質量部が好ましく、0.1~20質量部がより好ましく、0.5~10質量部が更に好ましい。
[有機溶剤]
前記化学増幅ポジ型レジスト組成物は、有機溶剤を含んでもよい。前記有機溶剤としては、各成分を溶解可能なものであれば特に限定されない。このような有機溶剤としては、例えば、特開2008-111103号公報の段落[0144]~[0145]に記載の、シクロヘキサノン、メチル-2-n-ペンチルケトン等のケトン類;3-メトキシブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;PGMEA、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル(EL)、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、プロピレングリコールモノtert-ブチルエーテルアセテート等のエステル類;γ-ブチロラクトン等のラクトン類;及びこれらの混合溶剤が挙げられる。アセタール系の酸不安定基を用いる場合は、アセタールの脱保護反応を加速させるため、高沸点のアルコール系溶剤、具体的にはジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール等を加えることもできる。
これらの有機溶剤の中でも、1-エトキシ-2-プロパノール、PGMEA、PGME、シクロヘキサノン、EL、γ-ブチロラクトン、及びこれらの混合溶剤が好ましい。
前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が前記有機溶剤を含む場合、その含有量は、ベースポリマー80質量部に対し、200~10000質量部が好ましく、400~5000質量部がより好ましい。有機溶剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
[光酸発生剤]
前記化学増幅ポジ型レジスト組成物は、光酸発生剤を含んでもよい。前記光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であれば、特に限定されない。好適な光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N-スルホニルオキシイミド、オキシム-O-スルホネート型酸発生剤等がある。
前記光酸発生剤の具体例としては、ノナフルオロブタンスルホネート、特開2012-189977号公報の段落[0247]~[0251]に記載の部分フッ素化スルホネート、特開2013-101271号公報の段落[0261]~[0265]に記載の部分フッ素化スルホネート、特開2008-111103号公報の段落[0122]~[0142]、特開2010-215608号公報の段落[0080]~[0081]に記載されたもの等が挙げられる。前記具体例の中でも、アリールスルホネート型又はアルカンスルホネート型の光酸発生剤が、式(A2)で表される繰り返し単位の酸不安定基を脱保護するのに適度な強度の酸を発生させるため好ましい。
このような光酸発生剤としては、以下に示す構造のアニオンを有する化合物が好ましい。
前記アニオンと対をなすカチオンとしては、下記式(E)で表されるスルホニウムカチオン又は下記式(F)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。
式(E)及び(F)中、R201~R205は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記炭素数1~20のヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、tert-ペンチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~20のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基等の炭素数3~20の環式飽和ヒドロカルビル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の炭素数6~20のアリール基等が挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の炭素-炭素結合間に、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む基が介在していてもよく、その結果、ヒドロキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。
また、R201及びR202が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき形成される環としては、式(C1)~(C8)の説明において、R23及びR24、R26及びR27、又はR29及びR30が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に形成し得る環として例示したものと同様のものが挙げられる。
式(E)で表されるスルホニウムカチオンの具体例としては、式(C2)~(C4)中のスルホニウムカチオンの具体例として例示したものと同様のものが挙げられる。式(F)で表されるヨードニウムカチオンの具体例としては、式(C5)~(C8)中のヨードニウムカチオンの具体例として例示したものと同様のものが挙げられる。
前記光酸発生剤が発生する酸は、そのpKaが-2.0以上であるものが好ましい。また、pKaの上限は、2.0が好ましい。なお、pKa値は、Advanced Chemistry Development, Inc.製のソフトウェアACD/Chemsketch ver:9.04におけるpKa DBを用いて算出したものである。
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物が光酸発生剤を含む場合、その含有量は、前記ベースポリマー80質量部に対し、1~30質量部が好ましく、2~20質量部がより好ましい。前記光酸発生剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
[クエンチャー]
前記学増幅ポジ型レジスト組成物は、クエンチャー(酸拡散抑制剤)を含むことが好ましい。前記クエンチャーとしては、従来型の塩基性化合物が挙げられる。従来型の塩基性化合物としては、第1級、第2級、第3級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド類、イミド類、カーバメート類等が挙げられる。特に、特開2008-111103号公報の段落[0146]~[0164]に記載の第1級、第2級、第3級のアミン化合物、特にはヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環、シアノ基、スルホン酸エステル結合を有するアミン化合物あるいは特許第3790649号公報に記載のカーバメート基を有する化合物等が好ましい。好ましいものとしては、トリス[2-(メトキシメトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(メトキシメトキシ)エチル]アミン-N-オキシド、ジブチルアミノ安息香酸、モルホリン誘導体、イミダゾール誘導体等が挙げられる。このような塩基性化合物を添加することによって、例えば、レジスト膜中での酸の拡散速度を更に抑制したり、形状を補正したりすることができる。
また、前記クエンチャーとして、特開2008-158339号公報に記載されたα位がフッ素化されていないカルボン酸の、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩等のオニウム塩が挙げられる。α位がフッ素化されたスルホン酸、イミド酸又はメチド酸は、酸不安定基を脱保護させるのに必要であるが、α位がフッ素化されていないオニウム塩との塩交換によってα位がフッ素化されていないカルボン酸が放出される。α位がフッ素化されていないカルボン酸は、脱保護反応を殆ど起こさないため、クエンチャーとして機能する。
α位がフッ素化されていないカルボン酸のオニウム塩としては、例えば、下記式(G1)で表されるものが挙げられる。
式(G1)中、R301は、水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~40のヒドロカルビル基であるが、スルホ基のα位の炭素原子に結合する水素原子が、フッ素原子又はフルオロアルキル基で置換されたものを除く。
前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基等の炭素数1~40のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基等の炭素数3~40の環式飽和ヒドロカルビル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等の炭素数2~40のアルケニル基;シクロヘキセニル基等の炭素数3~40の環式不飽和脂肪族ヒドロカルビル基;フェニル基、ナフチル基、アルキルフェニル基(2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-n-ブチルフェニル基等)、ジアルキルフェニル基(2,4-ジメチルフェニル基、2,4,6-トリイソプロピルフェニル基等)、アルキルナフチル基(メチルナフチル基、エチルナフチル基等)、ジアルキルナフチル基(ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等)等の炭素数6~40のアリール基;ベンジル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基等の炭素数7~40のアラルキル基等が挙げられる。
また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物(-C(=O)-O-C(=O)-)、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。ヘテロ原子を含むヒドロカルビル基としては、チエニル基等のヘテロアリール基;4-ヒドロキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、2-メトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、4-tert-ブトキシフェニル基、3-tert-ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;メトキシナフチル基、エトキシナフチル基、n-プロポキシナフチル基、n-ブトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基;ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基;2-フェニル-2-オキソエチル基、2-(1-ナフチル)-2-オキソエチル基、2-(2-ナフチル)-2-オキソエチル基等の2-アリール-2-オキソエチル基等のアリールオキソアルキル基等が挙げられる。
式(G1)中、Mq+は、オニウムカチオンである。前記オニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はアンモニウムカチオンが好ましく、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンがより好ましい。前記スルホニウムカチオンの具体例としては、式(C2)~(C4)中のスルホニウムカチオンの具体例として例示したものと同様のものが挙げられる。前記ヨードニウムカチオンの具体例としては、式(C5)~(C8)中のヨードニウムカチオンの具体例として例示したものと同様のものが挙げられる。
式(G1)で表される塩のアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
前記クエンチャーとして、下記式(G2)で表されるヨウ素化ベンゼン環含有カルボン酸のスルホニウム塩も好適に使用できる。
式(G2)中、R401は、ヒドロキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、若しくは水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよい、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~6の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基若しくは炭素数1~4の飽和ヒドロカルビルスルホニルオキシ基、又は-N(R401A)-C(=O)-R401B若しくは-N(R401A)-C(=O)-O-R401Bである。R401Aは、水素原子又は炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基である。R401Bは、炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数2~8の不飽和脂肪族ヒドロカルビル基である。
式(G2)中、pは、1~5の整数である。qは、0~3の整数である。rは、1~3の整数である。L1は、単結合又は炭素数1~20の(r+1)価の連結基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート結合、ハロゲン原子、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基、飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基及び飽和ヒドロカルビルスルホニルオキシ基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。q及び/又はrが2以上のとき、各R401は互いに同一であっても異なっていてもよい。
式(G2)中、R402、R403及びR404は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基等が挙げられる。また、前記ヒドロカルビル基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、オキソ基、シアノ基、ニトロ基、スルトン環、スルホ基又はスルホニウム塩含有基で置換されていてもよく、前記ヒドロカルビル基の-CH2-の一部が、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、アミド結合、カーボネート結合又はスルホン酸エステル結合で置換されていてもよい。また、R402及びR403が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
式(G2)で表される化合物の具体例としては、特開2017-219836号公報に記載されたものが挙げられる。式(G2)で表される化合物は、高吸収で増感効果が高く、酸拡散制御効果も高い。
前記クエンチャーとして、下記式(G3)で表される窒素原子含有カルボン酸塩型化合物を使用することもできる。
式(G3)中、R501~R504は、それぞれ独立に、水素原子、-L2-CO2 -、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。R501とR502と、R502とR503と、又はR503とR504とが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。L2は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。R505は、水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。
式(G3)中、環Rは、式中の炭素原子及び窒素原子を含む炭素数2~6の環であり、該環の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部が、炭素数1~20のヒドロカルビル基、又は-L2-CO2 -で置換されていてもよく、該環の炭素原子の一部が、硫黄原子、酸素原子又は窒素原子で置換されていてもよい。前記環は、脂環でも芳香環でもよく、また、5員環又は6員環であることが好ましく、その具体例としては、ピリジン環、ピロール環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピラゾール環、イミダゾリン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、イミダゾリン環、オキサゾール環、チアゾール環、モルホリン環、チアジン環、トリアゾール環等が挙げられる。
式(G3)で表されるカルボン酸オニウム塩は、少なくとも1つの-L2-CO2 -基を有する。すなわち、R501~R504のうち少なくとも1つが-L2-CO2 -である、及び/又は環Rの炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが-L2-CO2 -で置換されたものである。
式(G3)中、Q+は、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はアンモニウムカチオンであるが、スルホニウムカチオンが好ましい。前記スルホニウムカチオンとしては、式(E)で表されるスルホニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。
式(G3)で表される化合物のアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
また、前記クエンチャーとして、弱酸のベタイン型化合物を使用することもできる。その具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
前記クエンチャーとしては、更に、特開2008-239918号公報に記載のポリマー型のクエンチャーが挙げられる。これは、レジスト膜の表面に配向することによってレジストパターンの矩形性を高める。ポリマー型クエンチャーは、液浸露光用の保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物がクエンチャーを含む場合、その含有量は、ベースポリマー80質量部に対し、0~50質量部が好ましく、0.1~40質量部がより好ましい。前記クエンチャーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物が光酸発生剤及びクエンチャーをともに含む場合、クエンチャーに対する光酸発生剤の比率が、質量比で6未満となるように含まれることが好ましく、5未満となるように含まれることがより好ましく、4未満となるように含まれることが更に好ましい。前記化学増幅ポジ型レジスト組成物に含まれるクエンチャーに対する光酸発生剤の比率が前記範囲であれば、酸拡散を十分に抑制することが可能になり、優れた解像性や寸法均一性を得ることができる。
[界面活性剤]
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物には、基板への塗布性を向上させるため、慣用されている界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤を用いる場合、特開2004-115630号公報にも多数の例が記載されているように多数のものが公知であり、それらを参考にして選択することができる。前記界面活性剤の含有量は、前記ベースポリマー80質量部に対し、0~5質量部が好ましい。なお、前記フッ素原子含有ポリマーが本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物中に含まれる場合は、前記フッ素原子含有ポリマーが界面活性剤の役割も果たすため、前記界面活性剤は含まなくてもよい。
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物の設計として、得られるレジスト膜の過露光部のアルカリ現像液に対する溶解速度が、現像ローディング改善の点から100nm/sec以上が好ましく、200nm/sec以上がより好ましく、300nm/sec以上が更に好ましい。100nm/sec以上であることで、疎密パターンにおけるパターンレイアウト違いがあっても、均一にアルカリ現像液に溶解することができ、線幅変動を小さくすることができる。なお、本発明における過露光部溶解速度は、8インチのシリコンウエハーに本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物をスピンコーティングし、110℃で60秒間ベークして膜厚90nmのレジスト膜を形成し、ポリマーの脱保護反応が完了するエネルギー量にてKrFエキシマレーザー光で露光を行い、110℃で60秒間ベークした後、レジスト現像アナライザを使用して、2.38質量%TMAH水溶液で23℃にて現像した際の膜減り量から算出した値である。
また、前記化学増幅ポジ型レジスト組成物から得られるレジスト膜の未露光部のアルカリ現像液に対する溶解速度は、10nm/min以下が好ましく、8nm/min以下がより好ましく、6nm/min以下が更に好ましい。前記レジスト膜が薄膜領域(100nm以下)の場合、アルカリ現像液に対するパターン膜減りの影響が大きくなり、未露光部溶解速度が10nm/minより大きい場合にはパターンが崩壊してしまい、微細パターンの形成ができなくなる。特に、欠陥がないことを要求されるフォトマスク作製においては、現像プロセスが強い傾向があるため顕著である。なお、未露光部溶解速度は、6インチのシリコンウエハーに本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物をスピンコーティングし、110℃で240秒間ベークして膜厚80nmのレジスト膜を形成した後、2.38質量%TMAH水溶液で、23℃で80秒間現像した際の膜減り量から算出した値である。
前記マスク基板としては、例えば、Cr、CrO、CrON、MoSi2、Si、SiO、SiO2、SiON、SiONC、CoTa、NiTa、TaBN、SnO2等を用いることができる。前記基板上に、スピンコーティング等の方法で膜厚が0.03~2μmとなるように前記化学増幅ポジ型レジスト組成物を塗布し、これをホットプレート上で、好ましくは60~150℃、1~20分間、より好ましくは80~140℃、1~10分間プリベークし、レジスト膜を形成する。
本発明のマスクブランクとして、クロム系材料による遮光膜をもつフォトマスクブランクは、バイナリーマスク用フォトマスクブランクでもよく、位相シフトマスク用フォトマスクブランクでもよい。バイナリーマスク用フォトマスクブランクの場合、遮光膜としてクロム系材料による反射防止層と遮光層をもつものでもよく、表層側の反射防止膜全部又は表層側の反射防止膜の更に表層側のみがクロム系材料で、残りの部分は、例えば遷移金属を含有していてもよいケイ素系化合物材料からなるものであってもよい。また、位相シフトマスク用フォトマスクブランクの場合、位相シフト膜上にクロム系遮光膜を有する位相シフトマスク用フォトマスクブランクを対象とすることができる。
前述の最表層にクロム系材料をもつフォトマスクブランクは、特開2008-26500号公報、特開2007-302873号公報又はそれらの中で従来技術として例示されているように、非常によく知られているものであり、詳細の説明は省略するが、例えばクロム系材料によって反射防止層と遮光層をもつ遮光膜を構成する場合には、下記のような膜構成を用いることができる。
クロム系材料によって反射防止層と遮光層とを持つ遮光膜を形成する場合、層構成としては、表層側より反射防止層及び遮光層の順に積層してもよいし、反射防止層、遮光層及び反射防止層の順に積層してもよい。また、反射防止層と遮光層はそれぞれ多層であってもよく、組成の異なる層の間は、不連続に組成が変わるものでもよいし、組成が連続変化するものでもよい。用いるクロム系材料としては、金属クロム及び金属クロムに酸素、窒素、炭素のような軽元素を含有する材料が用いられる。具体的には、金属クロム、酸化クロム、窒化クロム、炭化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、窒化炭化クロム、酸化窒化炭化クロム等を用いることができる。
また、本発明の反射型マスクブランクは、基板と、基板の一の主表面(表側の面)上に形成された多層反射膜、具体的には、EUV光などの露光光を反射する多層反射膜と、多層反射膜上に形成された吸収体膜、具体的には、EUV光などの露光光を吸収し、反射率を低下させる吸収体膜とを備える。反射型マスクブランク(EUV用反射型マスクブランク)からは、吸収体膜をパターニングして形成される吸収体パターン(吸収体膜のパターン)を有する反射型マスク(EUV用反射型マスク)が製造される。EUVリソグラフィーに用いられるEUV光の波長は13~14nmであり、通常、波長が13.5nm程度の光である。
多層反射膜は、通常、基板の一の主表面に接して設けられることが好ましいが、本発明の効果を失わなければ、基板と多層反射膜との間に下地膜を設けることも可能である。吸収体膜は多層反射膜に接して形成してもよいが、多層反射膜と吸収体膜との間には、好ましくは多層反射膜と接して、より好ましくは多層反射膜及び吸収体膜と接して、保護膜(多層反射膜の保護膜)を設けてもよい。保護膜は、洗浄、修正等の加工などにおいて、多層反射膜を保護するためなどに用いられる。また、保護膜には、吸収体膜をエッチングによりパターニングするときの多層反射膜の保護や、多層反射膜の酸化を防止する機能を有するものが好ましい。一方、基板の一の主表面と反対側の面である他の主表面(裏側の面)下、好ましくは他の主表面に接して、反射型マスクを露光装置に静電チャックするために用いる導電膜を設けてもよい。なお、ここでは、基板の一の主表面を表側の面かつ上側、他の主表面を裏側の面かつ下側としているが、両者の表裏及び上下は便宜上定めたものであり、一の主表面と他の主表面とは、基板における2つの主表面(膜形成面)のいずれかであり、表裏及び上下は置換可能である。より具体的には、特開2021-139970号公報又はそれらの中で従来技術として例示されているような方法にて形成することができる。
[レジストパターン形成方法]
本発明のレジストパターン形成方法は、前述した化学増幅ポジ型レジスト組成物を用いてマスクブランク上にレジスト膜を形成する工程、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜にパターンを照射する工程(すなわち、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜を露光する工程)、及びアルカリ現像液を用いて前記パターンを照射したレジスト膜を現像する工程を含む。
加工方法としては、高エネルギー線を用いて前記レジスト膜を露光し、パターンを照射する。前記高エネルギー線としては、紫外線、遠紫外線、エキシマレーザー光(KrF、ArF等)、EUV、X線、γ線、シンクロトロン放射線、EB等が挙げられる。本発明においては、EUV又はEBを用いて露光することが好ましい。
前記高エネルギー線として紫外線、遠紫外線、エキシマレーザー光、EUV、X線、γ線又はシンクロトロン放射線を用いる場合は、目的のパターンを形成するためのマスクを用いて、露光量が好ましくは1~500mJ/cm2、より好ましくは10~400mJ/cm2となるように照射する。EBを用いる場合は、目的のパターンを形成するため直接、露光量が好ましくは1~500μC/cm2、より好ましくは10~400μC/cm2となるように照射する。
露光は、通常の露光法のほか、場合によってはマスクとレジスト膜との間を液浸する液浸法を用いることも可能である。その場合には、水に不溶な保護膜を用いることも可能である。
次いで、ホットプレート上で、好ましくは60~150℃、1~20分間、より好ましくは80~140℃、1~10分間PEBする。
その後、0.1~5質量%、好ましくは2~3質量%のTMAH等のアルカリ水溶液の現像液を用い、好ましくは0.1~3分間、より好ましくは0.5~2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像することで、基板上に目的のパターンが形成される。
なお、本発明のマスクブランク及び化学増幅ポジ型レジスト組成物は、特に解像性が良好でパターン忠実性が良くLERが小さいパターンを形成することができるため、有用である。また、レジストパターンの矩形性が取り難いことから、電子線描画における後方散乱の影響を受けやすい基板のパターン形成に特に有用である。このような基板として、金属クロムや酸素、窒素及び炭素から選ばれる1以上の軽元素を含むクロム化合物を最表面にスパッタリング成膜した基板、SiO、SiOx、タンタル化合物、モリブデン化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物、タングステン化合物、スズ化合物を最表層に含む基板等が挙げられる。本発明のマスクブランク及び化学増幅ポジ型レジスト組成物は、特に反射型マスクブランクにおいて有効に働く。
本発明のレジストパターン形成方法によれば、最表面が、クロム、ケイ素又はタンタルを含む材料等の電子線描画における後方散乱によりレジストパターン形状に影響を与えやすい材料からなる基板(例えば、透過型マスクブランク又は反射型マスクブランク)を用いた場合であっても、高解像かつ、現像ローディングの影響を抑制したパターン疎密に依存しない寸法差の小さなパターンが得られる。
以下、合成例、実施例、比較例及び参考例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。なお、下記例中、共重合組成比はモル比であり、Mwは、GPC測定によるポリスチレン換算重量平均分子量である。
[1]ポリマーの合成
[合成例1-1]ポリマーP-2の合成
窒素雰囲気下、300mLの滴下シリンダーに4-アセトキシスチレン43.4g、アセナフチレン6.8g、メタクリル酸2-(4-フルオロフェニル)プロパン-2-イル29.8g、ジメチル-2,2'-アゾビス-(2-メチルプロピオネート)(富士フイルム和光純薬(株)製、商品名V601)8.2g及び溶剤としてメチルエチルケトンを124g加え、溶液を調製した。さらに、窒素雰囲気下とした別の500mL重合用フラスコに、メチルエチルケトンを62g加え、80℃に加熱した状態で、前記溶液を4時間かけて滴下した。滴下終了後、重合温度を80℃に維持しながら18時間攪拌を続け、次いで室温まで冷却した。得られた重合液を1300gのヘキサンに滴下し、析出した共重合体を濾別した。濾別した共重合体をヘキサン500gで2回洗浄した。得られた共重合体を窒素雰囲気下で、1Lフラスコ中、THF144gとメタノール48gとの混合溶剤に溶解し、エタノールアミン22.3gを加え、60℃で3時間攪拌した。この反応溶液を減圧濃縮し、得られた濃縮物を240gの酢酸エチル及び水60gの混合溶剤に溶解させ、得られた溶液を分液ロートに移し、酢酸11.1gを加え、分液操作を行った。下層を留去し、得られた有機層に水60g及びピリジン14.8gを加え、分液操作を行った。下層を留去し、更に得られた有機層に水60gを添加して水洗分液を行った(水洗分液は計5回)。分液後の有機層を濃縮後、アセトン130gに溶解し、得られたアセトン溶液を水1200gに滴下して、得られた晶出沈澱物を濾過、水洗浄を行い、2時間吸引濾過を行った後、再度得られた濾別体をアセトン130gに溶解し、得られたアセトン溶液を水1200gに滴下して得られた晶出沈澱物を濾過、水洗浄、乾燥を行い、白色重合体である目的のポリマーP-2を50.7g得た。ポリマーP-2を13C-NMR、1H-NMR及びGPCで測定したところ、以下の分析結果となった。
[合成例1-2~1-28、比較合成例1-1]ポリマーP-1、P-3~P-28及び比較ポリマーcP-1の合成
各単量体の種類、配合比を変えた以外は、合成例1-1と同様の方法で、下記表1に示すポリマーP-1~P-28及び比較ポリマーcP-1を合成した。なお、下記表1において、導入比はモル比を示す。
ポリマーに導入した繰り返し単位の構造を、以下に示す。
前記ポリマーのアルカリ現像液に対する溶解速度は、8インチのシリコンウエハーにポリマー溶液(ポリマー濃度:16.7質量%、溶剤:PGMEA)をスピンコーティングし、100℃で90秒間ベークして膜厚1000nmの膜を形成した後、2.38質量%のTMAH水溶液で23℃で100秒間現像を行い、膜減り量を測定して算出した。その結果、ポリマーP-1~P-28の溶解速度は10nm/min以下であり、比較ポリマーcP-1の溶解速度は20nm/minであった。
[合成例2-1~2-6、比較合成例1-2~1-5]ポリマーAP-1~AP-6及びポリマーcP-2~cP-5の合成
使用する原料化合物を変えた以外は、合成例1-1と同様の方法で、以下に示すポリマーAP-1~AP-6及び比較ポリマーcP-2~cP-5を合成した。なお、ポリマーAP-1~AP-6及び比較ポリマーcP-2~cP-5のアルカリ現像液に対する溶解速度は10nm/min以下であった。
[2]化学増幅ポジ型レジスト組成物の調製
[実施例1-1~1-48、比較例1-1~1-6]
下記表2~4に示す組成で各成分を有機溶剤に溶解し、得られた溶液を20nmサイズのUPEフィルターで濾過することで、化学増幅ポジ型レジスト組成物を調製した。なお、前記有機溶剤は、PGMEA650質量部、EL1810質量部及びPGME1810質量部の混合溶剤である。
なお、表2~4中、クエンチャーQ-1~Q-3、光酸発生剤PAG-A~PAG-C及びフッ素原子含有ポリマーD-1~D-5の構造は、以下のとおりである。
[3]EBリソグラフィー評価
[実施例2-1~2-48、比較例2-1~2-6]
EUV露光マスク用反射型マスクブランクとして、1辺6インチの低熱膨張ガラス基板上に膜厚284nmのMо/Si40層多層反射膜、その上に保護膜として3.5nmのRu膜、その上に吸収層として70nmのTaN膜、その上にハードマスクとして6nmのCrN膜を形成したマスクブランクを用意し、化学増幅ポジ型レジスト組成物(R-1~R-48、CR-1~CR-6)を、ACT-M(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコーティングし、ホットプレート上で、110℃で600秒間プリベークして膜厚80nmのレジスト膜を作製した。得られたレジスト膜の膜厚測定は、光学式測定器ナノスペック(ナノメトリックス社製)を用いて行った。測定は、外周から10mm内側までの外縁部分を除くブランク基板の面内81箇所で行い、膜厚平均値と膜厚範囲を算出した。
次いで、電子線露光装置((株)ニューフレアテクノロジー製EBM-5000plus、加速電圧50kV)を用いて露光し、110℃で600秒間PEBを施し、2.38質量%TMAH水溶液で現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。作製したパターン付きマスクブランクを上空SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、200nmの1:1のラインアンドスペース(LS)を1:1で解像する露光量を最適露光量(μC/cm2)とし、200nmのLSを1:1で解像する露光量における最小寸法を解像度(限界解像性)とし、200nmLSのLERをSEMで測定した。現像ローディング評価については、基板面内に、設計200nmの1:1LSを1:1の比率で解像する露光量(μC/cm2)にて形成した200nmLSパターンと、そのパターン周辺に密度15%、25%、33%、45%、50%、55%、66%、75%、85%、95%のダミーパターンをそれぞれ配置した200nmLSパターンのスペース部寸法をSEMで測定し、疎密パターン寸法差を比較した。パターン形状については、矩形か否かを目視にて判定した。また、パターン忠実性評価については、密度36%で120nmサイズの正方形ホールパターンを配置した際、ホールパターン一角のArea loss値(%)を算出した値であり、値が小さいほどホール形状の矩形性が良いと判断できる。
過露光部溶解速度は、8インチのシリコンウエハーにレジスト溶液をスピンコーティングし、110℃で60秒間ベークして膜厚90nmのレジスト膜を形成した後、200nmの1:1のラインアンドスペース(LS)を1:1で解像する露光量(mJ/cm2)でKrFエキシマレーザー光にて露光を行い、110℃で60秒間ベークした後、レジスト現像アナライザ(リソテックジャパン(株)製RDA-800)を使用して2.38質量%TMAH水溶液で23℃にて現像を行って算出した。結果を表5~7に示す。
本発明の化学増幅ポジ型レジスト組成物(R-1~R-48)は、いずれも良好な解像性、LER、パターン矩形性及びパターン忠実性を示し、現像ローディングが抑制された値を示した。更には、R-12とR-48を比べると50μC以上の低感度領域にてより解像性が改善された。一方、比較例のレジスト組成物(CR-1~CR-6)は、CR-1ではポリマーの未露光部溶解速度が高く、頭丸形状になり解像性が劣化した。CR-2では過露光部溶解速度が小さすぎるため、現像ローディングの抑制が不十分であり、CR-3~CR-5ではベースポリマーの設計が不十分であり、現像ローディングは良いものの、解像性、LER、パターン矩形性については両立させることができなかった。また、CR-5はCR-6と比較しても酸不安定基の反応性が最適ではないため、より照射エネルギーの大きい高ドーズ領域において後方散乱の影響により解像性が劣化した。
[4]エッチング耐性評価
[実施例3-1、3-2、比較例3-1]
各化学増幅ポジ型レジスト組成物(R-12、R-24、CR-5)を、ACT-M(東京エレクトロン(株)製)を用いて6インチのEUV露光マスク用反射型マスクブランク上にスピンコーティングし、ホットプレート上で、110℃で600秒間プリベークして膜厚90nmのレジスト膜を作製した。得られたレジスト膜の膜厚測定は、光学式測定器ナノスペック(ナノメトリックス社製)を用いて行った。測定は、外周から10mm内側までの外縁部分を除くブランク基板の面内81箇所で行い、膜厚平均値と膜厚範囲を算出した。得られた塗布基板をドライエッチング装置(UNAXIS G4)により下記条件にてドライエッチングし、エッチング後の残膜から導き出した膜減り速度(Å/sec)を算出した。結果を表8に示す。
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:55sccm
He:9.25sccm
エッチング時間:75sec
本発明のマスクブランクに用いた化学増幅ポジ型レジスト組成物は良好なエッチング耐性を示した。
[5]基板種違い評価
[参考例1-1~1-4、比較参考例1-1~1-4]
ArF露光マスク用透過型マスクブランクとして、1辺6インチの合成石英基板上に位相シフト層として膜厚75nmのMoSiON膜、その上に遮光層として44nmのCrN膜を形成したマスクブランクを用意し、化学増幅ポジ型レジスト組成物(R-12、R-24、R-40、R-41、CR-2~CR-5)をACT-M(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコーティングし、ホットプレート上で、110℃で600秒間プリベークして膜厚80nmのレジスト膜を作製した。得られたレジスト膜の膜厚測定は、光学式測定器ナノスペック(ナノメトリックス社製)を用いて行った。測定は、外周から10mm内側までの外縁部分を除くブランク基板の面内81箇所で行い、膜厚平均値と膜厚範囲を算出した。
次いで、電子線露光装置((株)ニューフレアテクノロジー製EBM-5000plus、加速電圧50kV)を用いて露光し、110℃で600秒間PEBを施し、2.38質量%TMAH水溶液で現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンについて、「[3]EBリソグラフィー評価」と同じ方法で、最適露光量、限界解像性、LER、現像ローディング、パターン形状及びパターン忠実性を評価した。結果を表9に示す。
透過型マスクブランクにおいては、反射型マスクブランクを用いた場合に比べ、後方散乱の影響が軽減されるため、特に解像性については比較参考例に対して差が小さくなる結果となった。本発明のマスクブランク及び化学増幅ポジ型レジスト組成物は特に反射型に対して有用な効果を発揮することが示唆された。
これは、本発明のベースポリマーの設計として、フェノール性ヒドロキシ基含有単位及び酸との反応性を最適化した酸不安定基を有するアクリレート系酸単位を組み合わせることで、フェノール性ヒドロキシ基含有単位によるパターン形状の最適化、アクリレート系による露光部溶解速度の最適化と後方散乱の抑制に成功し、良好な解像性、LER、パターン矩形性、パターン忠実性、エッチング耐性、現像ローディング抑制が達成できたものと考えられる。
本発明のマスクブランク及びレジストパターン形成方法は、半導体素子製造、特に反射型マスクブランクの加工におけるフォトリソグラフィーに有用である。

Claims (14)

  1. 下記式(A1)で表されるフェノール性ヒドロキシ基含有単位及び下記式(A2)で表されるカルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位を含むポリマーを含むベースポリマー、下記式(D1)で表される繰り返し単位、下記式(D2)で表される繰り返し単位、下記式(D3)で表される繰り返し単位及び下記式(D4)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位及び下記式(D6)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマー、並びに有機溶剤を含む化学増幅ポジ型レジスト組成物を塗布して得られるレジスト膜を備えるマスクブランク。
    (式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    1は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。
    1は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
    a1は、0≦a1≦5+2a3-a2を満たす整数である。a2は、1~3の整数である。a3は、0~2の整数である。)
    (式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    2は、単結合、*-C(=O)-O-X21-、フェニレン基又はナフチレン基であり、該フェニレン基又はナフチレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。X21は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合若しくはラクトン環を含んでいてもよい炭素数1~20の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基又はナフチレン基であり、該脂肪族ヒドロカルビレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    B及びRCは、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、RBとRCとが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。
    2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1~5のアシル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基である。
    3は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。
    b1は0~2の整数であり、b2は0~2の整数であり、b3は0~5の整数であり、b4は0~2の整数であるが、b1及びb2が同時に0になることはない。)
    (式中、R B は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    C は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
    101 、R 102 、R 104 及びR 105 は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビル基である。
    103 、R 106 、R 107 及びR 108 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~15のヒドロカルビル基、炭素数1~15のフッ素化ヒドロカルビル基又は酸不安定基であり、R 103 、R 106 、R 107 及びR 108 がヒドロカルビル基又はフッ素化ヒドロカルビル基のとき、炭素-炭素結合間に、エーテル結合又はカルボニル基が介在していてもよい。
    109 は、水素原子、又は炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
    110 は、炭素-炭素結合間にヘテロ原子を含む基が介在していてもよい直鎖状又は分岐状の炭素数1~5のヒドロカルビル基である。
    111 は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基であり、前記飽和ヒドロカルビル基を構成する-CH 2 -の一部が、エステル結合又はエーテル結合で置換されていてもよい。
    xは、1~3の整数である。yは、0≦y≦5+2z-xを満たす整数である。zは、0又は1である。mは、1~3の整数である。
    1 は、炭素数1~20の(m+1)価の炭化水素基又は炭素数1~20の(m+1)価のフッ素化炭化水素基である。
    2 は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    3 は、単結合、-O-、*-C(=O)-O-Z 31 -Z 32 -又は*-C(=O)-NH-Z 31 -Z 32 -である。Z 31 は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基である。Z 32 は、単結合、エステル結合、エーテル結合又はスルホンアミド結合である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。)
  2. 下記式(A1)で表されるフェノール性ヒドロキシ基含有単位及び下記式(A2)で表されるカルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位を含むポリマーを含むベースポリマー並びに有機溶剤を含む化学増幅ポジ型レジスト組成物を塗布して得られるレジスト膜を備えるマスクブランクであって、前記レジスト膜の過露光部溶解速度が、100nm/sec以上であるマスクブランク。
    (式中、R A は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    1 は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    1 は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH 2 -の一部が-O-で置換されていてもよい。
    1 は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
    a1は、0≦a1≦5+2a3-a2を満たす整数である。a2は、1~3の整数である。a3は、0~2の整数である。)
    (式中、R A は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    2 は、単結合、*-C(=O)-O-X 21 -、フェニレン基又はナフチレン基であり、該フェニレン基又はナフチレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。X 21 は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合若しくはラクトン環を含んでいてもよい炭素数1~20の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基又はナフチレン基であり、該脂肪族ヒドロカルビレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    B 及びR C は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、R B とR C とが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。
    2 は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1~5のアシル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基である。
    3 は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。
    b1は0~2の整数であり、b2は0~2の整数であり、b3は0~5の整数であり、b4は0~2の整数であるが、b1及びb2が同時に0になることはない。)
  3. 前記フェノール性ヒドロキシ基含有単位が下記式(A1-1)で表される繰り返し単位であり、前記カルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位が下記式(A2-1)で表される繰り返し単位である請求項1又は2記載のマスクブランク。
    (式中、RA、RB、RC、X2、R2、R3、a2、b1、b2及びb3は、前記と同じ。ただし、b1及びb2が同時に0になることはない。)
  4. b2が1又は2であり、R2がフッ素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基である請求項1又は2記載のマスクブランク。
  5. 前記ベースポリマーが、更に、下記式(B1)~(B3)のいずれかで表される繰り返し単位を含むものである請求項1又は2記載のマスクブランク。
    (式中、RAは、前記と同じ。
    c及びdは、それぞれ独立に、0~4の整数である。eは、0~5の整数である。fは、0~2の整数である。
    3は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    3は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。
    11及びR12は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~8の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
    13は、アセチル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1~20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、炭素数2~20の飽和ヒドロカルビルチオヒドロカルビル基、ハロゲン原子、ニトロ基又はシアノ基であり、fが1又は2の場合はヒドロキシ基でもよい。)
  6. 前記ベースポリマーに含まれるポリマーが、更に、下記式(C1)~(C8)のいずれかで表される繰り返し単位を含むものである請求項1又は2記載のマスクブランク。
    (式中、RAは、前記と同じ。
    1は、単結合、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基、又は*-O-Y11-、*-C(=O)-O-Y11-若しくは*-C(=O)-NH-Y11-であり、Y11は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
    2は、単結合又は**-Y21-C(=O)-O-であり、Y21は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビレン基である。
    3は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、*-O-Y31-、*-C(=O)-O-Y31-又は*-C(=O)-NH-Y31-である。Y31は、炭素数1~6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7~20の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
    *は、主鎖の炭素原子との結合手であり、**は、式中の酸素原子との結合手である。
    4は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のヒドロカルビレン基である。k1及びk2は、それぞれ独立に、0又は1であるが、Y4が単結合のとき、k1及びk2は0である。
    21~R38は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のヒドロカルビル基である。また、R21及びR22が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよく、R23及びR24、R26及びR27、又はR29及びR30が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
    HFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
    Xa-は、非求核性対向イオンである。)
  7. 前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が、更に光酸発生剤を含む請求項1又は2記載のマスクブランク。
  8. 前記光酸発生剤のアニオンの酸強度(pKa)が、-2.0以上である請求項7記載のマスクブランク。
  9. 前記化学増幅ポジ型レジスト組成物が、更にクエンチャーを含む請求項1又は2記載のマスクブランク。
  10. 前記化学増幅ポジ型レジスト組成物塗布前のマスクブランクの最表面が、クロム、ケイ素、タンタル、モリブデン、コバルト、ニッケル、タングステン及びスズから選ばれる少なくとも1つを含む材料からなる請求項1又は2記載のマスクブランク。
  11. 反射型マスクブランクである請求項1記載のマスクブランク。
  12. 請求項1又は2記載のマスクブランクのレジスト膜に、高エネルギー線を用いてパターンを照射する工程、及びアルカリ現像液を用いて前記パターンを照射したレジスト膜を現像する工程を含むレジストパターン形成方法。
  13. 前記高エネルギー線が、電子線である請求項1記載のレジストパターン形成方法。
  14. 下記式(A1)で表されるフェノール性ヒドロキシ基含有単位及び下記式(A2)で表されるカルボキシ基が酸不安定基で保護された繰り返し単位を含むポリマーを含むベースポリマー、下記式(D1)で表される繰り返し単位、下記式(D2)で表される繰り返し単位、下記式(D3)で表される繰り返し単位及び下記式(D4)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含み、更に下記式(D5)で表される繰り返し単位及び下記式(D6)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよいフッ素原子含有ポリマー、有機溶剤、光酸発生剤及びクエンチャーを含み、該クエンチャーに対する該光酸発生剤の含有比率が質量比で6未満である化学増幅ポジ型レジスト組成物。
    (式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    1は、単結合、*-C(=O)-O-又は*-C(=O)-NH-である。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    1は、単結合又は炭素数1~10の飽和ヒドロカルビレン基であり、該飽和ヒドロカルビレン基を構成する-CH2-の一部が-O-で置換されていてもよい。
    1は、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~8の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~6の飽和ヒドロカルビルオキシ基である。
    a1は、0≦a1≦5+2a3-a2を満たす整数である。a2は、1~3の整数である。a3は、0~2の整数である。)
    (式中、RAは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
    2は、単結合、*-C(=O)-O-X21-、フェニレン基又はナフチレン基であり、該フェニレン基又はナフチレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。X21は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合若しくはラクトン環を含んでいてもよい炭素数1~20の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基又はナフチレン基であり、該脂肪族ヒドロカルビレン基は、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。*は、主鎖の炭素原子との結合手である。
    B及びRCは、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、RBとRCとが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。
    2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1~5のアシル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基又は炭素数1~5のフッ素化アルコキシ基である。
    3は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~10のヒドロカルビル基である。
    b1は0~2の整数であり、b2は0~2の整数であり、b3は0~5の整数であり、b4は0~2の整数であるが、b1及びb2が同時に0になることはない。)
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