图6A-6C说明其中防反射层30包括无机防反射层32和有机防反 射层34的情况。
[0187] 无机防反射层32可为例如SiON层，和有机防反射层34可为对于光的波长具有合 适的折射率以及高的吸收系数的本领域中常用的聚合物层。
[0188] 防反射层30的厚度可例如在约IOOnm-约500nm的范围内。
[0189] 在防反射层30上形成光刻胶层23。
[0190] 将光刻胶层23以普通方式曝光和显影以形成光刻胶图案23a。然后，通过使用光 刻胶图案23a作为蚀刻用掩模顺序地蚀刻防反射层30和硬掩模22以在待蚀刻层21上形 成硬掩模图案22a和防反射层图案30a。防反射层图案30a包括无机防反射层图案32a和 有机防反射层图案34a。
[0191] 图6B图示了在形成硬掩模图案22a之后光刻胶图案23a和防反射层图案30a残 留。然而，在一些情况下，可在用于形成硬掩模图案22a的蚀刻过程之后将部分或者全部的 光刻胶图案23a和防反射层图案30a除去。
[0192] 图6C图示了可除去仅光刻胶图案23a。
[0193] 可通过使用硬掩模图案22a作为蚀刻用掩模来蚀刻待蚀刻层21以形成期望的层 图案，其为待蚀刻层图案21a (图6D)。
[0194] 如上所述，在形成待蚀刻层图案21之后，将硬掩模图案22a除去。在根据实例实 施方式的硬掩模图案的制备中，硬掩模图案22a可通过使用本领域中的普通方法而容易地 除去，并且在除去硬掩模图案22a之后，几乎没有残余物残留。
[0195] 硬掩模图案22a的除去过程可通过O2灰化和湿法剥离进行，但不限于此。例如， 所述湿法剥离可通过使用如下进行：醇；丙酮；或者硝酸和硫酸的混合物。
[0196] 以上述方式制备的硬掩模的2维碳纳米结构体是具有在Z-轴方向上堆叠的2 维纳米晶碳层的结构体。而且，所述2维碳纳米结构体可具有约IOOnm或更小的厚度、约 500nm_约50 μ m的长度。而且，所述2维碳纳米结构体的纵横比（最长直径与最短直径之 比）可为至少50。
[0197] 所述硬掩模包括包含约0. 01原子％ -约40原子％氧的2维碳纳米结构体，并且 在所述硬掩模中SP2碳结构的量高于SP 3碳结构的量。因此，所述硬掩模可保证足够的对干 法蚀刻的耐受性。
[0198] 图7A-7D说明通过使用根据实例实施方式的硬掩模组合物形成图案的方法。
[0199] 参照图7A，可在基底60上形成待蚀刻层61。然后，可在待蚀刻层61上形成硬掩 模62并且可在硬掩模62上形成第一光刻胶图案63a。
[0200] 基底60的材料没有特别限制，并且所述基底可为选自例如如下的至少一种：Si 基底；玻璃基底；GaN基底；二氧化硅基底；包括选自镍（Ni)、钴（Co)、铁（Fe)、铂（Pt)、 钯（Pd)、金（Au)、铝（Al)、铬（Cr)、铜（Cu)、锰（Mn)、钼（Mo)、铑（Rh)、铱（Ir)、钽（Ta)、钛 (Ti)、钨（W)、铀（U)、钒（V)、和锆（Zr)的至少一种的基底；和聚合物基底。基底60可为绝 缘体上半导体（SOI)型基底例如绝缘体上硅型基底。
[0201] 待蚀刻层61可作为例如氧化娃层、氮化娃层、氮氧化娃层、氧氮化娃（SiON)层、碳 化硅（SiC)层、或其衍生物层形成。然而，实例实施方式不限于此。
[0202] 之后，可在待蚀刻层61上提供硬掩模组合物以形成硬掩模62。换而言之，可在待 蚀刻层61上提供包括包含约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、和溶剂的硬掩模组合物以形成硬掩模62。
[0203] 之后，如图7B中所示，可在硬掩模62的顶上形成第二光刻胶图案63b。第一和第 二光刻胶图案63a和63b可交替地布置。
[0204] 在图7C中，可使用光刻胶图案63a和63b作为蚀刻掩模来蚀刻硬掩模层62以形 成硬掩模图案62a。然后，在图7D中，可蚀刻待蚀刻层61以形成待蚀刻层图案61a。
[0205] 尽管图7C和7D图示了在形成硬掩模图案62a之后第一和第二光刻胶图案63a和 63b残留在硬掩模图案62a的顶上，但是实例实施方式不限于此。在形成图7C和7D中的硬 掩模图案62a和/或待蚀刻层图案61a的过程之后可将第一和第二光刻胶图案63a和63b 的一部分和/或全部部分除去。
[0206] 图8A-8D说明通过使用根据实例实施方式的硬掩模组合物形成图案的方法。
[0207] 参照图8A，如之前参照图6A所描述的，可形成包括基底20、待蚀刻层21、硬掩模层 22、防反射层30、和光刻胶层23的堆叠结构体。
[0208] 之后，可将光刻胶层以普通方式曝光和显影以形成光刻胶图案23a。可通过使用 光刻胶图案23a作为蚀刻用掩模来蚀刻防反射层30以在待蚀刻层21上形成防反射层图案 30a。防反射层图案30a可包括无机防反射层图案32a和有机防反射层图案34a。
[0209] 如图8B中所示，在光刻胶图案23a上可涂覆介电层60 (例如，氧化硅）。
[0210] 参照图8C，通过蚀刻介电层60,可形成间隔体62。通过使用光刻胶图案23a和间 隔体62作为蚀刻掩模蚀刻硬掩模层22,可形成硬掩模图案22b。
[0211] 参照图8D，使用间隔体62作为蚀刻掩模，可除去光刻胶图案23a和防反射层图案 30a。接着，通过使用该间隔体作为蚀刻掩模蚀刻硬掩模图案22b，可形成第二硬掩模图案 22c〇
[0212] 之后，可使用间隔体62和第二硬掩模图案22c作为蚀刻掩模蚀刻待蚀刻层21以 形成与第二硬掩模图案22c对应的图案。另外，可在将待蚀刻层21图案化之后随后将间隔 体62和第二硬掩模图案22c除去。
[0213] 根据实例实施方式，通过使用硬掩模组合物形成的图案可根据半导体器件的制备 工艺用在集成电路器件的制造和设计中。例如，所述图案可用于形成图案化的材料层结构 体例如金属布线、用于接触的孔或通孔、绝缘部分（实例：镶嵌沟槽（Damascene Trench) (DT)或者浅沟槽隔离（shallow trench isolation) (STI))、或者用于电容器结构体的沟 槽。
[0214] 将参照以下实施例更详细地描述本公开内容。这些实施例仅用于说明性目的并且 不意图限制实例实施方式的范围。
[0215] 实施例1
[0216] 将IOg石墨粉末加入至50ml硫酸（H2SO4)并且在约80 °C的温度下搅拌约4小 时-约5小时。将该经搅拌的混合物用IL去离子水稀释并且搅拌约12小时。将所得物过 滤以获得经预处理的石墨。
[0217] 将五氧化二磷（P2O5)溶解在80ml水中，并且加入480ml硫酸，加入4g所述经预处 理的石墨，然后向其加入24g高锰酸钾（KMnO 4)。在搅拌该混合物之后，对其进行约1小时 的超声处理，并且向其加入600ml水（H2O)。当向所获得的反应混合物加入15ml过氧化氢 (H 2O2)时，该反应混合物的颜色从紫色变成浅黄色，在搅拌该混合物的同时对其进行超声处 理。将反应混合物过滤以除去未被氧化的残余石墨。为了从过滤之后获得的滤液除去锰 (Mn)，向滤液加入200ml盐酸、200ml乙醇、和200ml水，并且搅拌混合物。将经搅拌的混合 物离心以获得具有30原子％的氧含量的2维碳纳米结构体前体。
[0218] 将0. 5g如此获得的2维碳纳米结构体前体分散在IL水中以获得硬掩模组合物。 在将该硬掩模组合物喷涂在形成于硅基底上的氧化硅层上的同时，在约200°C的温度下进 行热处理。随后，将所得物在约400°C的温度下烘烤约1小时，然后在约600°C的温度下真 空热处理约1小时以形成包含2维碳纳米结构体并且具有约200nm厚度的硬掩模。
[0219] 用ArF光刻胶以约丨700 A的厚度涂覆所述硬掩模，然后在约ll〇°C的温度下预 烘烤约60秒。然后，将所得物通过使用可得自ASML的曝光仪器（XT: 1400，NA 0. 93)曝光， 并且在约IKTC的温度下后烘烤约60秒。接着，通过使用2. 38重量％的TMH (氢氧化四甲 基铵）水溶液将所述光刻胶显影以形成光刻胶图案。
[0220] 使用所述光刻胶图案作为掩模并且使用CF4/CHFjg合气体进行干法蚀刻。蚀刻条 件包括20mT的腔室压力、1800W的RF功率、C 4FS/CHFJ^ 4/10体积比、和约120秒的蚀刻时 间。
[0221] 对硬掩模和在进行所述干法蚀刻之后残留的有机材料进行02灰化和湿法剥离，以 获得具有作为最终图案的氧化硅层图案的期望的硅基底。
[0222] 实施例2
[0223] 除了如下之外，以与实施例1中相同的方式制备具有氧化硅层图案的硅基底：真 空热处理温度为850°C。
[0224] 实施例3
[0225] 除了如下之外，以与实施例1中相同的方式制备具有氧化硅层图案的硅基底：真 空热处理温度为400°C。
[0226] 实施例4
[0227] 除了如下之外，以与实施例1中相同的方式制备具有氧化硅层图案的硅基底：真 空热处理温度为900°C。
[0228] 实施例5
[0229] 除了如下之外，以与实施例1中相同的方式制备具有氧化硅层图案的硅基底：对 制备2维碳纳米结构体前体的过程进行控制以获得包括包含约0. 01原子％氧的2维碳纳 米结构体的硬掩模。
[0230] 实施例6
[0231] 除了如下之外，以与实施例1中相同的方式制备具有氧化硅层图案的硅基底：对 制备2维碳纳米结构体前体的过程进行控制以获得包括包含约40原子％氧的2维碳纳米 结构体的硬掩模。
[0232] 实施例7
[0233] 将其上形成有氧化硅的硅基底用实施例1中制备的硬掩模组合物的1/2进行初次 喷涂，同时在约200°C的温度下进行热处理。随后，将所得物在约400°C的温度下烘烤约1 小时，然后在约400°C的温度下对其进行初次真空热处理约1小时。
[0234] 接着，将该经真空热处理的所得物用实施例1中制备的硬掩模组合物的另外1/2 进行喷涂，同时在约200°C的温度下进行热处理。随后，将所得物在约400°C的温度下烘烤 约1小时，然后在约400°C的温度下对其进行第二次真空热处理约1小时以形成包含2维碳 纳米结构体并且具有约200nm厚度的硬掩模。
[0235] 实施例8
[0236] 将0. 5g在实施例1中制备的2维碳纳米结构体前体分散在IL水中，并且向其加 入〇. 5g氨-硼烷，然后将所得物在约80°C的温度下还原以制备包含2维碳纳米结构体的硬 掩模组合物。在约200°C的温度下将所述硬掩模组合物气相沉积在其上形成有氧化硅的硅 基底上以形成包含2维碳纳米结构体并且具有约200nm厚度的硬掩模。所述2维碳纳米结 构体中的氧的量为约16原子％。
[0237] 对比例1
[0238] 通过使用包括高温无定形碳的硬掩模制备具有氧化硅层图案的硅基底。
[0239] 将碳源（C3H6)在形成于硅基底上的氧化硅层上气相沉积以形成包括高温无定形 碳的硬掩模。
[0240] 所述气相沉积通过使用化学气相沉积方法在包括如下的条件下进行：约550°C的 温度、在约〇. 05毫托范围内的压力、和约250eV的离子能量。
[0241] 用ArF光刻胶以约1700 A的厚度涂覆所述硬掩模，然后在约！l〇°C的温度下预 烘烤约60秒。然后，将所得物通过使用可得自ASML的曝光仪器（XT: 1400，NA 0. 93)曝光， 并且在约110°C的温度下后烘烤约60秒。接着，通过使用2. 38重量％的TMH水溶液将所 述光刻胶显影以形成光刻胶图案。
[0242] 使用所述光刻胶图案作为掩模并且使用CF4/CHF3-合气体进行干法蚀刻。蚀刻条 件包括20mT的腔室压力、1800W的RF功率、C 4FS/CHFJ^ 4/10体积比、和约120秒的蚀刻时 间。
[0243] 对硬掩模和在进行所述干