"基板上にハードマスク層を形成する方法であって、前記基板上に、本質的に炭素及び水素からなり、第1の応力レベルを有する第1の層を形成することと、前記第1の層上に、前記第1の応力レベルよりも低い第2の応力レベルを有する、本質的に炭素及び水素からなる第2の層を形成することとを含む方法。前記第1の層及び前記第2の層はアモルファスカーボン層である、請求項1に記載の方法。前記第1の層は第1の炭化水素を含む第1のガス混合物から形成され、前記第2の層は、前記第1の炭化水素とは異なる第2の炭化水素を含む第2のガス混合物から形成される、請求項1に記載の方法。前記第2の層は前記第1の層よりも高いチャンバ圧において形成される、請求項1に記載の方法。前記第1の層は、不活性ガスの炭化水素ガスに対する第1の体積測定比において炭化水素ガス及び不活性ガスを含む第1のガス混合物から形成され、第2の層は不活性ガスの炭化水素ガスに対する第2の体積測定比において炭化水素ガス及び不活性ガスを含む第2のガス混合物から形成され、前記第1の体積測定比は前記第2の体積測定比の少なくとも約3倍である、請求項1に記載の方法。プロセスチャンバ内に基板を配置することと、本質的に炭化水素ガス、アミンガス及び不活性ガスからなる前駆体ガス混合物を前記プロセスチャンバに流入させることと、前記前駆体ガス混合物から高応力材料を堆積するために、チャンバ圧、温度及びRF電力入力を設定することと、前記不活性ガスの流量を減少させることと、前記高応力材料上に、前記前駆体ガス混合物から低応力材料を堆積するために、チャンバ圧、温度及びRF電力入力を設定することとを含む、基板処理方法。前記高応力材料は約600MPaより大きな第1の大きさの応力レベルを有し、前記低応力材料は約600MPa以下の第2の大きさの応力レベルを有する、請求項6に記載の方法。前記第1の大きさの前記第2の大きさに対する比は少なくとも約2.0である、請求項7に記載の方法。前記アミンガス体積流量の前記炭化水素ガス体積流量に対する比は約0.5:1~約2:1である、請求項6に記載の方法。前記炭化水素ガス及び前記アミンガスは合わせて堆積前駆体を構成し、前記不活性ガスの体積流量の前記堆積前駆体の体積流量に対する比は、前記高応力材料を堆積しているときに約10:1~約100:1であり、前記低応力材料を堆積しているときに約1:1~約10:1である、請求項6に記載の方法。前記アミンガスの体積流量の前記炭化水素ガスの体積流量に対する比は約0.5:1~約2:1である、請求項10に記載の方法。基板上にパターニング層を形成する方法であって、前記基板上に、本質的に炭素、水素及び窒素からなるハードマスク層を形成することと、前記ハードマスク層上に、本質的に炭素及び水素からなるパターン平滑化層を形成することと、前記パターン平滑化層上に、パターニングされたレジスト層を形成することと、前記パターニングされたレジスト層をマスクとして用いて、前記パターン平滑化層及び前記ハードマスク層をエッチングすることとを含む方法。前記ハードマスク層は高い内部応力を有し、前記パターン平滑化層は前記ハードマスク層よりも低い内部応力を有する、請求項12に記載の方法。前記ハードマスク層は少なくとも約600MPaの圧縮応力を有し、前記パターン平滑化層は約600MPa以下の圧縮応力を有する、請求項12に記載の方法。前記ハードマスク層は約1原子パーセント~約10原子パーセントの窒素濃度を有する、請求項12に記載の方法。基板上にアモルファスカーボン層を形成する方法であって、処理チャンバ内に前記基板を配置することと、炭化水素ガス、アミンガス及び不活性ガスを含む前駆体ガス混合物を前記処理チャンバに供給することと、前記前駆体ガス混合物からプラズマを形成するために、前記前駆体ガス混合物にRF電力を印加し、前記基板上に高い圧縮応力を有するアモルファスカーボン層を堆積することと、前記アモルファスカーボン層の前記圧縮応力を低減するために、前記アミンガスの流量及び前記不活性ガスの流量を減少させながら前記プラズマを継続することとを含む方法。本明細書に記載の実施形態は、良好なエッチング選択性を有し、スペース幅粗さに起因するパターニング歪みが小さいパターニング層を形成する方法を提供する。一般的に、本明細書に記載のパターニング層は、エッチングマスク層としての役割を果たす、良好なエッチング選択性を得るための高応力、高密度部分と、エッチングマスク層の高い内部応力から生じるパターン歪みを安定化させる、異なる応力レベルを有する部分とを有する。本明細書に記載の幾つかのパターニング層は、高応力部分と、低応力部分とを有し、低応力部分が高応力部分内に形成されるパターンを安定化させることになる。20nmノードにおいて、好ましい実施形態におけるスペース幅粗さは、エッチング選択性を維持し、かつ有用なマスク厚を与えながら、平均で4nm未満である。パターニング層はハードマスク層とすることができるか、ハードマスク又はエッチングマスク層と、パターン平滑化又は安定化層とを含むことができるか、又は漸変応力レベルを有することができる。図1は、一実施形態による方法100を要約する流れ図である、102において、エッチングされる基板上にハードマスク層が形成され、ハードマスク層は高応力層及び低応力層を含む。その場合に、ハードマスク層は第1の応力レベルを有する第1の層と、第1の応力レベルよりも低い第2の応力レベルを有する第2の層とを備える。104において、ハードマスク層上にパターン転写層が形成される。106において、パターン転写層がパターニングされ、パターン転写層をマスクとして用いて、パターンがハードマスク層を通して基板に転写される。102のハードマスク層は除去可能ハードマスク層であり、一般的には、炭化水素前駆体からCVDプロセスにおいてアモルファスカーボン層として形成される。それらの前駆体は、1つ又は複数のキャリアガスと混合される場合があり、1つ又は複数の基板を含む処理チャンバ内に流入する。熱的手段、又はRFなど電磁的手段によってガス混合物全体にエネルギーを加え、前駆体の反応速度を速め、アモルファスカーボン層を堆積する。層、又は層の一部の応力レベルを調整するために、層の一部又は全部に、アミンなど窒素含有前駆体が含まれる場合もある。アモルファスカーボンに窒素を加えることによって、特定の方向において内部圧縮応力が高められる。堆積された層の応力レベルを調整するために、異なる前駆体及び/又は反応条件を用いて、異なる条件においてハードマスク層を堆積することもできる。チャンバ圧、温度、前駆体流量及びRF電力入力レベルを調整することによって、実質的に異なる応力レベルを有する2つの層を堆積することができる。理論に縛られはしないが、高応力層上に低応力層が形成されるとき、低応力層は、ハードマスク層内の応力がパターニング後に層を歪ませる傾向を低減すると考えられる。低応力層内の炭素原子は高応力層内の炭素原子に結合し、高応力炭素マトリックスが変形する傾向を抑制する。低応力材料は、高応力材料からの原子を変形した構成に押し込む傾向がある圧縮力を相殺する抑制力によって、高応力材料をその元の構成に引き戻し、圧縮応力から生じるパターン歪みを低減する。パターニングのために高応力層上に堆積される場合があるフォトレジスト層は、高応力材料に結合された低応力材料と同じ抑制機能を実行するとは限らないので、低応力層上に高応力層がある代替の構成は、同じ利点を与えないことに留意されたい。更に、高応力層は、低応力層のための下地層である。エッチング後に、高応力層は低応力層を支持するのに十分な強度を保持する。低応力層上に高応力層が形成される場合には、低応力層は、下地層と同じ利点を与えない。ハードマスク層の応力レベルは、前駆体、温度、圧力、イオン化プロセスのための電力入力、及び前駆体とキャリアガスとの比を変更することによって調整することができる。幾つかの実施形態では、低応力層は、小さな大きさの引張応力を有し、高応力層内の圧縮応力の効果を相殺することができる。高応力部分及び低応力部分を有するハードマスク層は、プロセスチャンバ内に基板を配置し、炭化水素ガス及び不活性ガスを含むガス混合物をチャンバに供給することによって、PECVDプロセスにおいて形成することができる。適切な炭化水素は、一般化学式CxHyを有する。ただし、xは2~4であり、yは2~10である。例示的な炭化水素は、プロピレンC3H6、プロピンC3H4、プロパンC3H8、ブタンC4H10、ブチレンC4H8、ブタジエンC4H6及びアセチレンC2H2を含み、それらの混合物も用いることができる。適切な不活性ガスはアルゴン及びヘリウムを含み、それらのガスは組み合わせることもできる。低応力アモルファスカーボン層及び高応力アモルファスカーボン層は、堆積条件を変更して、層形成中のイオン衝撃の過酷度を調整することによって、炭素及び水素のみを含む前駆体を用いて形成することができる。代わりに、窒素含有前駆体を加えて、アモルファスカーボン層内に窒素を堆積することができる。窒素を加えることによって、堆積された層の内部応力を高めることができる。一例では、プロセスチャンバ内に基板を配置し、アセチレンC2H2、トリメチルアミンNCH33、アルゴン及びヘリウムの混合物をチャンバに供給することによって、高応力アモルファスカーボン層、すなわち、アモルファスカーボン層の一部を基板上に形成することができる。300mm基板の場合、アセチレンの流量は、約500sccm~約700sccm、例えば、約600sccmなど、約400sccm~約800sccmである。トリメチルアミンの流量は、約300sccm~約700sccm、例えば、約500sccmなど、約200sccm~約1000sccmである。アルゴンの流量は、約12,000sccm~約16,000sccm、例えば、約14,000sccmなど、約10,000sccm~約20,000sccmである。ヘリウムの流量は、約300sccm~約500sccm、例えば、約400sccmなど、約200sccm~約600sccmである。約13.56MHzの周波数を有する高周波RF電力が、約1,000W~約2,000W、例えば、約1,400Wなど、約100W~約3,000Wの電力レベルにおいてチャンバに結合される。これらの条件下で、約10秒~約5分、例えば、約30秒など、所望の厚みの膜を堆積するのに要する時間にわたって、堆積が継続される。チャンバ圧は約1mTorr~約2Torr、例えば、約1Torrなど約2Torr未満であり、温度は約300°C~約650°C、例えば、約480°Cである。プロセスチャンバ内に基板を配置し、炭化水素ガス及び不活性ガスの混合物をチャンバに供給することによって、パターン平滑化層又は安定化層とすることができる低応力アモルファスカーボン層、すなわち、アモルファスカーボン層の一部を基板上に形成することができる。先に列挙された炭化水素のいずかを用いて、低応力アモルファスカーボン層を堆積することができる。300mmウエハの場合、低応力層に関して先に記述された流量に類似の流量において炭化水素ガスを与えることができ、アルゴン及びヘリウムなど不活性ガスの流量は通常、約500sccm~約5,000sccm、例えば、約1,000sccmなど、約400sccm~約8,000sccmである。チャンバ圧は、約2Torr~約10Torr、例えば、約7Torrなど、約2Torrよりも高い圧力に保持される。温度は低応力層の場合の温度に類似である。低応力層は、所望により、より低い希釈度及びより高い圧力を用いて形成することもできる。低応力層を形成する際に、前駆体ガス混合物は通常、約1:1~約5:1、例えば、約2:1など、約0.1:1~約10:1の不活性ガスと炭化水素ガスとの体積流量比を有する。その範囲の上限近くの希釈比では、約50mTorrなど、約1Torr未満に堆積圧を下げることにより、結果として低応力アモルファスカーボン層が生成される。高応力層を形成する際に、前駆体ガス混合物は通常、より高い希釈比を有する。高応力層を堆積する場合、不活性ガスと堆積ガス、例えば、炭化水素及びアミンガスとの体積流量比は通常、約12:1~約20:1、例えば、約14:1など、約10:1~約100:1である。アミンガスと炭化水素ガスとの体積流量比は通常、約0.5:1~約2:1、例えば、1:1である。アミンガスは窒素を導入し、窒素は堆積された層の内部応力を特定の方向において高める。上記の条件下で堆積された高応力アモルファスカーボン層は通常、約800MPaより大きいか、又は約800MPa~約2,000MPa、例えば、約1,200MPaなど、600MPaよりも大きな圧縮応力を有する。上記の実施形態による低応力層は通常、約400MPa未満など、約600MPa未満の圧縮応力を有し、実施形態によっては、約200MPaまでの引張応力を示す場合もある。ハードマスク層内で高応力及び低応力を組み合わせることによって、ポリシリコン及び窒化ケイ素に対する良好なエッチング選択性、パターンの低いスペース幅粗さ、並びに基板のエッチングを容易にするだけの十分なマスク厚が提供される。図2Aは、一実施形態による、図1の方法を実施しているデバイス200の概略的な断面図である。半導体層202、例えば、シリコンには、酸化物層204が形成されている。パターニング層206が酸化物層204上に形成される。パターニング層206は、図1に関連して説明されたように、高応力部分206A及び低応力部分206Bを有する。部分206A/Bはそれぞれアモルファスカーボン層であり、高応力部分206Aは、窒素など応力増加元素を含むことができる。方法100において記述されるアミン前駆体を用いる結果として、約1原子パーセント~約10原子パーセントの窒素濃度を生成することができる。シリコンなど、他の応力増加元素を用いることもできる。部分206A/Bは、図2Aにおいて概ね等しい厚みを有するように示される。低応力部分206Bの厚みは高応力部分の厚みの約10~150、例えば、約25~約75とすることができる。パターニング層206上に形成された、パターニングされたレジスト層208が示される。レジスト層208をマスクとして用いて、パターニング層206及びその下層の酸化物層204をエッチングすることができる。図2Bは、別の実施形態による、図1の方法を実施している別のデバイス250の概略的な断面図である。図2Bのデバイス250は、パターニング層252が異なる応力レベルを有する3つの部分252A/B/Cを有する点で、図2Aのデバイス200とは異なる。図1の方法100に関連して説明されたように、パターニング層の異なる部分の応力レベルは、堆積条件、及び同時に堆積される応力増加元素のレベルを変更することによって調整することができる。例えば、部分252Aは高濃度の窒素を有することができ、一方、部分252Bは低濃度の窒素を有し、部分252Cは窒素を有しない。代わりに、3つの部分252A/B/Cは本質的に炭素及び水素からなることができるが、異なる応力レベルを誘発するために、異なるチャンバ条件において堆積される。異なる炭化水素前駆体を用いて堆積することによって、堆積されたアモルファスカーボン層内に異なる応力レベルを誘発することもできることに留意されたい。例えば、同じ堆積条件下で、直鎖炭化水素は、環式又は芳香族炭化水素よりも特定の方向において高い応力を生成する。別の実施形態では、層が成長するにつれて内部応力のレベルが減少する漸変層を形成することができる。一般的に、層の厚みに沿って変化する応力勾配を有するアモルファスカーボン層を形成することが好ましい。応力が層の底部付近の高応力構成から層の上部付近の低応力構成まで滑らかに変化するように、応力は層の底部から上部まで減少することができる。堆積された層の種々の部分の応力レベルの滑らかな変化は、前駆体流及び/又は堆積条件を一定の割合で変更する、すなわち、滑らかに変更することによって達成することができる。チャンバ温度及び圧力、プラズマ電力入力を第1の条件から第2の条件まで線形に、又は非線形に、例えば、S字曲線に従って、並行して、同時に又は別々に一定の割合で変更することができる。一実施形態では、反応混合物の希釈比を滑らかに増加させることによって、層の成長方向において応力の大きさが減少する漸変応力層を形成することができる。希釈比は、希釈剤の流れを増加させることと、炭素原料の流れを減少させることとを任意に組み合わせることによって調整することができる。上記の希釈ガス及び炭素原料の流量が、予定された変化量を得るための高応力終点及び低応力終点としての役割を果たすことができる。一例では、300mm基板を処理チャンバ内に配置し、チャンバに前駆体ガス混合物を供給することができる。前駆体ガス混合物は、高応力アモルファスカーボン層を堆積する場合に先に説明されたような、約600sccmアセチレン、約500sccmトリメチルアミン、約14,000sccmアルゴン及び約400sccmヘリウムを含むことができる。チャンバ圧は約5.7Torrに、温度は約480°Cに設定することができる。高周波RF電力を約1,400Wの電力レベルにおいてガス混合物に結合し、高応力開始層を堆積することができる。高応力開始層を第1の持続時間にわたって第1の厚みまで堆積した後に、チャンバへのアルゴンの流量を約600sccmまで滑らかに減少させて、堆積された膜内に減少する応力勾配を生成することができる。変化率及びパターンを選択して、膜成長の方向において減少する応力勾配を有する第2の厚みの移行層を堆積しながら、第2の持続時間中の減少を完了する。オプションの並行又は同時動作では、アセチレンの流量を約800sccmまで滑らかに増加させることができ、トリメチルアミンの流量を滑らかに0まで減少させて、ガス混合物から窒素を除去することによって応力を更に減少させることができる。更に、チャンバ圧を約10Torrまで滑らかに増加させて、応力を更に減少させることができる。更に、所望の段階において異なる炭化水素前駆体を組み合わせて、堆積されるアモルファスカーボン層の応力レベルを調整することができる。例えば、ベンゼン又はトルエンなど芳香族前駆体がアセチレンを補うことができ、高応力条件から低応力条件まで滑らかに増加することができる。移行層を堆積した後に、低応力層を第3の持続時間にわたって第3の厚みまで堆積することができる。第1の厚みは一般的に層厚全体第1の厚みと、第2の厚みと、第3の厚みとの和の約30~約75にある。第2の厚みは層厚全体の約20~約60とすることができる。第3の厚みは、層厚全体の約0~約50とすることができる。したがって、例示的な1μm厚の漸変応力アモルファスカーボン層は、約500nm厚の高応力部分と、約300nm厚の移行応力部分と、約200nm厚の低応力部分とを有することができる。堆積中に、第1の持続時間は約10秒~約60秒とすることができ、第2の持続時間は約10秒~約30秒とすることができ、第3の持続時間は約10秒~約30秒とすることができる。堆積速度は一般的に低応力堆積条件の場合に低いので、堆積持続時間は、所望の厚みが異なる速度において堆積されることを反映することに留意されたい。これまでの説明は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって決定される。"