底部抗反射層(BARC:Bottom Anti-Reflective Coating)是在微影曝光時,為抑制來自光阻下方基板或表面形貌的光反射,而塗佈於光阻與基板之間的薄膜材料。可防止基板反射光在光阻內形成駐波,造成CD(Critical Dimension)變動與焦深裕度下降。
BARC的作用原理有2種:①最佳化BARC膜的光學常數(折射率n、消光係數k),抵消介面反射(利用干涉效應使反射歸零);②在BARC膜內吸收光線以降低反射光量。最佳膜厚取決於曝光波長、基板材料與光阻的光學常數,通常設計在30~100nm的範圍。
材料分為有機BARC(旋轉塗佈型:有機高分子系)與無機BARC(CVD、ALD沉積型:SiO2、SiN、SiON)。有機BARC可藉由旋轉塗佈輕易形成、成本低,品項眾多,主要廠商為Brewer Science與AZ Electronic Materials(現為默克)。無機BARC可對表面形貌進行共形覆蓋,有利於高低差大的基板。
隨著轉向EUV微影,BARC的角色也在改變。在EUV(13.5nm)中,主要課題已從基板反射問題轉為EUV光阻的感度、LWR與隨機效應,因此正從傳統DUV用BARC,轉向與硬遮罩(HM)搭配的組合設計,或金屬氧化物光阻(MOR)專用的底層膜。
BARC的抗蝕刻性也是重要特性。以蝕刻將光阻圖案轉移到下層材料時,會先以光阻圖案為遮罩蝕刻BARC,再進行基板蝕刻(BARC開口蝕刻)。因此BARC的蝕刻速率、選擇比與蝕刻形狀(輪廓)也會影響整個微影製程。