有优异的耐蚀刻性和低的透明性。因此，当将硬掩模排列（对准）时，可出现问题， 并且在沉积过程期间可产生颗粒，并且因此已经开发了通过使用具有SP3-碳原子结合结构 的金刚石状碳制造的硬掩模。然而，所述硬掩模具有低的耐蚀刻性并且因此在工艺应用中 具有限制。
[0092] 在实例实施方式中，通过使用2维碳纳米结构体制造的掩模可具有良好的透明性 和优异的耐蚀刻性。
[0093] 在实例实施方式中，2维碳纳米结构体可在C-轴（层的垂直方向）上具有结晶 性并且晶体可具有如在XRD分析结果中的约Inm或更高和/或如在XRD分析结果中的约 1 () A或更高的平均粒径。晶体的平均粒径可例如在约U) A -约1000 A或者约23.7 A -约43,9 A的范围内。当晶体的平均粒径在该范围内时，所述硬掩模可具有优异的耐蚀刻 性。
[0094] 在根据实例实施方式的硬掩模组合物中，可使用任何能够分散所述2维碳纳米结 构体或者所述2维碳纳米结构体前体的溶剂。例如，所述溶剂可为选自如下的至少一种： 水、基于醇的溶剂、和有机溶剂。
[0095] 所述基于醇的溶剂的实例可包括甲醇、乙醇、和异丙醇，和所述有机溶剂的实例可 包括N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二氯乙烷、1，2_二氯苯、二甲亚砜、二甲苯、苯 胺、丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、一缩二乙二醇、γ- 丁内酯、乙酰丙酮、环己酮、 丙二醇单甲醚乙酸酯、1，3-二氯苯、硝基甲烷、四氢呋喃、二甲亚砜、硝基苯、亚硝酸丁酯、甲 基溶纤剂、乙基溶纤剂、二乙醚、一缩二乙二醇甲基醚、一缩二乙二醇乙基醚、一缩二丙二醇 甲基醚、甲苯、己烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、羟甲基纤维素、和庚烷。
[0096] 所述溶剂的量可为约100重量份-约100, 000重量份，基于100重量份的所述2 维碳纳米结构体或者所述2维碳纳米结构体前体。当所述溶剂的量在该范围内时，所述硬 掩模组合物可具有合适的粘度并且因此可容易地形成层。
[0097] 所述2维碳纳米结构体前体可为，例如，i)由剥落石墨得到的膨胀石墨，或者ii) 经酸处理的石墨的氧化产物。
[0098] 下文中，将详细描述通过使用根据实例实施方式的硬掩模组合物制备硬掩模的方 法。
[0099] 图1说明根据实例实施方式的在待蚀刻层上制备硬掩模的方法。
[0100] 在实例实施方式中，硬掩模组合物可包括：包含约0. 01原子％ -约40原子％氧的 2维碳纳米结构体，或其2维碳纳米结构体前体；和溶剂。
[0101] 首先，将描述通过使用包括包含约〇. 01原子％ -约40原子％氧的2维碳纳米结 构体的硬掩模组合物制备硬掩模。
[0102] 参照图1，在操作SlOO中，可用包括包含约0. 01原子％ -约40原子％氧的2维碳 纳米结构体和溶剂的硬掩模组合物涂覆待蚀刻层以制备包括所述包含约〇. 01原子％ -约 40原子％氧的2维碳纳米结构体的硬掩模。
[0103] 在用所述硬掩模组合物涂覆所述待蚀刻层期间或之后，在操作SllO中，可进行热 处理工艺。该热处理工艺的条件可取决于所述待蚀刻层的材料而改变，但是该热处理工艺 的温度可为室温（在约20°C -约25°C范围内）_约1500°C。
[0104] 所述热处理工艺可在惰性气氛中和/或在真空中进行。
[0105] 该热处理工艺的加热源或加热手段可为感应加热、辐射热、激光、红外射线、微波、 等离子体、紫外射线、或者表面等离激元（plasmon)加热。
[0106] 所述惰性气氛可为氮气和/或氩气。
[0107] 在该热处理工艺之后，在操作S120中，可将所述溶剂除去。在操作S130中，可将 从其除去了所述溶剂的所得物在约l〇〇°C -约400°C的温度下烘烤。然而，在操作S140中， 可对经烘烤的所得物在约400°C -约1，000°C的温度下进行另一热处理工艺。
[0108] 当所述热处理工艺和所述烘烤工艺的温度在以上这些范围内时，可制备具有优异 的耐蚀刻性的硬掩模。
[0109] 所述热处理工艺和所述烘烤工艺中的升温速率可为约rc /分钟-约1000°C /分 钟。当升温速率在该范围内时，所沉积的层可未由于快速的温度变化而受损，并且因此工艺 效率可为优异的。
[0110] 接着，将描述包括所述2维碳纳米结构体的前体的硬掩模组合物的制备。所述2 维碳纳米结构体前体可为i)具有少于0. 01原子％氧的2维碳纳米结构体或者ii)不含氧 的2维碳纳米结构体。
[0111] 在实例实施方式中，所述2维碳纳米结构体前体可为，例如，由剥落石墨得到的膨 胀石墨。当使用膨胀石墨作为所述2维碳纳米结构体前体时，构成所述2维碳纳米结构体 的碳层的自附聚被抑制，并且因此所述2维碳纳米结构体可在所述硬掩模组合物中均匀地 分散而无需加入添加剂例如分散剂或表面活性剂，使得如此制备的硬掩模可具有优异的耐 蚀刻性，并且用于在形成待蚀刻层图案之后除去不必要的硬掩模图案的过程可为容易的， 其中在该过程中可不产生残余物例如碳残余物。
[0112] 在实例实施方式中，2维碳纳米结构体前体可具有由通过使用溶剂对膨胀石墨进 行液体剥落工艺而获得的碳层形成的结构。
[0113] 所述碳层可包括不同数量的层，例如，一层到三百层。例如，所述碳层可包括一层 到六十层、一层到十五层、或者一层到十层。
[0114] 图2说明根据实例实施方式的在待蚀刻层上制备硬掩模的方法。
[0115] 参照图2,在操作S200和S210中，可通过如下制备根据实例实施方式的硬掩模： 用包括2维碳纳米结构体前体和溶剂的硬掩模组合物涂覆所述待蚀刻层（S200)，然后将涂 覆产物氧化或还原（S210)。
[0116] 可对所述将涂覆产物氧化或还原进行控制，直至涂覆产物转变为包括包含期望的 氧含量（例如，约〇. 01原子％ -约40原子％氧）的2维碳纳米结构体的硬掩模。
[0117] 在将涂覆产物氧化或还原之后，在操作S220中，可进行热处理工艺。该热处理工 艺的条件可取决于所述待蚀刻层的材料而改变，但是所述热处理工艺的温度可为室温（在 约20°C -约25°C范围内）-约1500°C。所述热处理工艺可在惰性气氛中和/或在真空中进 行。所述热处理工艺的加热源或加热手段可为感应加热、辐射热、激光、红外射线、微波、等 离子体、紫外射线、或者表面等离激元加热。所述惰性气氛可通过为氮气和/或氩气。
[0118] 在所述热处理工艺之后，在操作S230中，可将所述溶剂除去。在操作S240中，可 将从其除去了所述溶剂的所得物在约l〇〇°C -约400°C的温度下烘烤。然后，在操作S250 中，可对经烘烤的所得物在约400°C -约1，000°C的温度下进行另一热处理工艺。
[0119] 当所述热处理工艺和所述烘烤工艺的温度在以上这些范围内时，可制备具有优异 的耐蚀刻性的硬掩模。所述热处理工艺和所述烘烤工艺中的升温速率可为约l°c /分钟-约 1000 tC /分钟。当升温速率在该范围内时，所沉积的层可未由于快速的温度变化而受损，并 且因此工艺效率可为优异的。
[0120] 图3说明根据实例实施方式的在待蚀刻层上制备硬掩模的方法。
[0121] 参照图3,在操作S300和S310中，可通过如下制备根据实例实施方式的硬掩模： 将包含2维碳纳米结构体前体和溶剂的硬掩模组合物氧化或还原（S300)，然后用氧化或还 原产物涂覆所述待蚀刻层（S310)。可对所述将硬掩模组合物氧化或还原进行控制，直至 包括所述2维碳纳米结构体前体的硬掩模组合物转变成包括包含期望的氧含量（例如，约 0. 01原子％ -约40原子％氧）的2维碳纳米结构体的硬掩模组合物。
[0122] 在将所述硬掩模组合物涂覆在所述待蚀刻层上之后，在操作S320中，可进行热处 理工艺。所述热处理工艺的条件可取决于所述待蚀刻层的材料而改变，但是所述热处理工 艺的温度可为室温（在约20°C -约25°C范围内）-约1500°C。所述热处理工艺可在惰性气 氛中和/或在真空中进行。所述热处理工艺的加热源或加热手段可为感应加热、辐射热、激 光、红外射线、微波、等离子体、紫外射线、或表面等离激元加热。所述惰性气氛可为氮气和 /或氩气。
[0123] 在所述热处理工艺之后，在操作S330中，可将所述溶剂除去。在操作S340中，可 将从其除去了所述溶剂的所得物在约l〇〇°C -约400°C的温度下烘烤。然后，在操作S350 中，可对经烘烤的所得物在约400°C -约1，000°C的温度下进行另一热处理工艺。
[0124] 当所述热处理工艺和所述烘烤工艺的温度在以上这些范围内时，可制备具有优异 的耐蚀刻性的硬掩模。所述热处理工艺和所述烘烤工艺中的升温速率可为约l°c /分钟-约 1000 tC /分钟。当升温速率在该范围内时，所沉积的层可未由于快速的温度变化而受损，并 且因此，工艺效率可为优异的。
[0125] 图4说明根据实例实施方式的在待蚀刻层上制备硬掩模的方法。
[0126] 可通过如下制备根据实例实施方式的硬掩模：同时地用包括2维碳纳米结构体 前体和溶剂的硬掩模组合物涂覆所述待蚀刻层和氧化或还原所述硬掩模组合物。可对氧 化或还原所述包括2维碳纳米结构体前体和溶剂的硬掩模组合物进行控制，直至包括所述 2维碳纳米结构体前体的硬掩模组合物转变成包括包含期望的氧含量（例如，约0. 01原 子％ -约40原子％氧）的2维碳纳米结构体的硬掩模组合物。
[0127] 在将所述硬掩模组合物涂覆在所述待蚀刻层上之后，在操作S410中，可进行热处 理工艺。所述热处理工艺的条件可取决于所述待蚀刻层的材料而改变，但是所述热处理工 艺的温度可为室温（在约20°C -约25°C范围内）-约1500°C。所述热处理工艺可在惰性气 氛中和/或在真空中进行。所述热处理工艺的加热源或加热手段可为感应加热、辐射热、激 光、红外射线、微波、等离子体、紫外射线、或表面等离激元加热。所述惰性气氛可通过为氮 气和/或氩气。
[0128] 在所述热处理工艺之后，在操作S420中，可将所述溶剂除去。在操作S430中，可 将从其除去了所述溶剂的所得物在约l〇〇°C -约400°C的温度下烘烤。然后，在操作S440 中，可对经烘烤的所得物在约400°C -约1，000°C的温度下进行另一热处理工艺。
[0129] 当所述热处理工艺和所述烘烤工艺的温度在以上这些范围内时，可制备具有优异 的耐蚀刻性的硬掩模。所述热处理工艺和所述烘烤工艺中的升温速率可为约l°c /分钟-约 1000 tC /分钟。当升温速率在该范围内时，所沉积的层可未由于快速的温度变化而受损，并 且因此工艺效率可为优异的。
[0130] 如上所述，当所述2维碳纳米结构体前体为包含超过40原子％氧的2维碳纳米结 构体时，可通过如下制备硬掩模：i)用包含所述2维碳纳米结构体前体的硬掩模组合物涂 覆待蚀刻层，然后将涂覆的所得物还原，ii)将所述硬掩模组合物还原，然后用该还原的硬 掩模组合物涂覆所述待蚀刻层，或者iii)同时地用硬掩模组合物涂覆所述待蚀刻层和将 所述硬掩模组合物还原。所述包含超过40原子％氧的2维碳纳米结构体可包含，例如，约 60原子％ -约80原子％氧。
[0131] 如上所述，当所述2维碳纳米结构体前体包含少于0. 01原子％氧时，可通过如下 制备硬掩模：i)用包含所述2维碳纳米结构体前体的硬掩模组合物涂覆待蚀刻层，然后将 涂覆的所得物氧化，ii)将所述硬掩模组合物氧化，然后用该氧化的硬掩模组合物涂覆所述 待蚀刻层，或者iii)同时地用硬掩模组合物涂覆所述待蚀刻层和将所述硬掩模组合物氧 化。
[0132] 还原过程可通过化学还原、热处理还原、或电化学还原进行。
[0133] 所述化学还原通过使用还原剂进行。此外，由热处理导致的还原可通过在约 100°C -约1500°C的温度下的热处理进行。
[0134] 所述还原剂的非限制性实例可包括选自如下的至少一种：氨-硼烷、肼、硼氢化 钠、二甲肼、硫化氢、对苯二酚、氢气、和乙酸。
[0135] 当使用氨-硼烷作为还原剂时