KR102525779B1 - 황 도핑된 탄소 하드마스크들 - Google Patents

황 도핑된 탄소 하드마스크들 Download PDF

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Abstract

PECVD를 사용하여 높은 에칭 선택도 및 낮은 수소 함유량을 갖는 AHM들 (ashable hard masks) 을 형성하는 방법들이 제공된다. 방법들은 반도체 기판 상에서 에칭될 제1층을 탄소 소스 및 황 소스에 노출하는 단계, 및 제1층 상에 황-도핑된 AHM 또는 비정질 탄소-계 막을 증착하도록 플라즈마를 생성하는 단계를 수반한다.

Description

황 도핑된 탄소 하드마스크들{SULFUR DOPED CARBON HARD MASKS}
비정질 탄소 막들은 메모리 및 논리 디바이스 제조를 포함하는, 반도체 프로세싱 시 하드마스크들 (hard masks) 및 에칭 정지층들로서 사용될 수도 있다. 이들 막들은 이들이 애싱 (ashing) 기법에 의해 제거될 수도 있기 때문에 또한 애싱가능한 하드마스크들 (AHMs; ashable hard masks) 로 공지된다. 리소그래피 시 애스팩트 비들이 증가함에 따라, AHM들은 더 높은 에칭 선택도를 요구한다. PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스들을 사용하여 높은 선택도의 AHM들을 형성하는 현재 방법들은 하드마스크들로서 AHM들의 유용성을 제한하는, 높은 응력을 갖는 AHM들을 생성한다. 따라서, 높은 에칭 선택도를 갖지만, 낮은 응력을 갖는 AHM들을 생성하는 것이 바람직하다.
메모리 및 논리 디바이스 제조를 포함하는, 반도체 프로세싱 시 사용하기 위해 에칭 선택도를 증가시키는 AHM들 (ashable hard masks) 을 증착하는 (deposit) 신규한 방법들을 제공한다. 다양한 실시예들에서, 이 방법은 반도체 기판 상에서 에칭될 제1층에 탄소 소스 및 황 소스로부터의 프리커서 가스를 제공하는 단계, 및 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 에 의해 제1층 상에 황-도핑된 AHM을 증착하도록 프리커서 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 수반한다. AHM이 증착될 수도 있는 층들의 예들은 산화물들 및 질화물들과 같은 유전체층들 및 폴리실리콘층들을 포함한다. 탄소 소스들의 예들은 메탄 (CH4), 아세틸렌 (C2H2), 및 프로필렌 (C3H6) 을 포함한다. 황 소스들의 예들은 황화 수소 (H2S) 및 이황화 탄소 (CS2) 를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 탄소 소스 및 황 소스는 증착 챔버로부터의 업스트림에서 조합될 수도 있고, 또는 증착 챔버로 개별적으로 제공될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 황-도핑된 AHM들은 약 0.5% 내지 약 5%의 황 원자 함유량을 가질 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 황-도핑된 AHM들은 약 60% 내지 약 90%의 탄소 원자 함유량을 가질 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 황-도핑된 AHM들은 약 13% 내지 약 26%의 수소 원자 함유량을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 황-도핑된 AHM들은 패터닝될 수도 있다. 그 후 제1층은 패터닝된 AHM에 따라 에칭될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 황-도핑된 AHM들은 약 1000Å 내지 약 90,000Å의 두께일 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 황-도핑된 AHM들은 약 -40 MPa 내지 약 -400 MPa의 응력을 갖는다.
다른 양태는 반도체 기판 상에 황-도핑된 탄소-계 막을 형성하는 방법에 관한 것이다. 반도체 기판은 증착 챔버 내에 제공될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 반도체 기판은 증착 챔버 내에서 탄소 소스 및 황 소스를 포함하는 프리커서 가스에 노출되고 황-도핑된 탄소-계 막은 PECVD에 의해 기판 상에 증착된다. 특정한 실시예들에서, 황-도핑된 탄소-계 막은 약 0.5% 내지 약 5%의 황 원자 함유량을 가질 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 황-도핑된 탄소-계 막은 약 0.5% 내지 약 3.5%의 황 원자 함유량을 가질 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 황 소스는 황화 수소 또는 이황화 탄소일 수도 있다.
다른 양태는 반도체 기판을 프로세스하도록 구성된 장치에 관한 것이다. 다양한 실시예들에 따라, 장치는 샤워헤드, 증착 챔버에 전력을 인가하도록 구성된 플라즈마 생성기, 기판 지지부, 및 하나 이상의 가스 유입구들을 포함하는 증착 챔버, 및 장치 내에서 동작들을 제어하도록 구성되고 기판을 하우징하는 증착 챔버로 탄소 소스 및 황 소스를 포함하는 프리커서 가스를 유동시키고, 그리고 프리커서 가스로부터 플라즈마를 생성하여 PECVD에 의해 기판 상에 황-도핑된 AHM을 증착하도록 전력을 플라즈마 생성기에 인가하는 머신-판독가능한 인스트럭션들을 포함하는 제어기를 포함한다.
이들 및 다른 양태들은 도면들을 참조하여 이하에 추가로 기술된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 에칭 동작들에서 AHM들을 사용하는 방법들의 관련 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따라 황-도핑된 AHM들을 형성하는 방법들의 관련 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 3은 다양한 실시예들을 실시하기에 적합한 PECVD 챔버의 예의 개략적인 예시를 도시한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들은 제시된 실시예들의 전체적인 이해를 제공하기 위해 언급되었다. 개시된 실시예들은 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부가 없이 실시될 수도 있다. 다른 예에서, 공지의 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 구체적인 실시예들과 함께 설명되지만, 이는 개시된 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
반도체 프로세싱에서, 마스킹 방법들이 기판들을 패터닝하고 에칭하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 애스팩트 비들이 증가함에 따라, 높은 선택도 하드마스크들에 대한 요구가 증가한다. 높은 에칭 선택도를 갖지만 여전히 기판에 손상을 주지않고 제거하기 쉬운 마스크들이 기판들을 프로세싱하는데 중요하다.
AHM들 (Ashable hard masks) 은 에칭 정지층들에서, 또는 선택적인 에칭 동안, 또는 포토레지스트가 아래에 놓인 층을 마스크할 만큼 충분한 두께를 갖지 않을 때 마스크들로서 사용될 수 있다. AHM들은 또한 디스플레이 및 다른 기술들에서 유리 기판들 상에 사용될 수도 있다.
AHM들이 이들의 목적을 달성하면, 이들이 애싱 (ashing) 이라고 하는, 대안적으로 플라즈마 애싱 또는 드라이 스트립핑 (dry stripping) 이라고 하는 기법에 의해 제거되도록 하는 화학적 조성을 갖는다. 애싱되는 하드마스크들을 갖는 기판들은 진공 하에서 챔버 내에 위치되고, 플라즈마로부터의 1가의 산소 (monatomic oxygen) 가 이를 물, 일산화 탄소, 및 이산화 탄소로 산화시키기 위해 하드마스크를 사용하여 반응한다. 플라즈마는 챔버 내에 또는 산소에 무선 주파수 전력을 가함으로써 원격으로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 하드마스크의 완전한 제거는 예를 들어, AHM이 애싱만으로 제거될 수 없는 임의의 잔여물을 남길 때 추가적인 습식 에칭 프로세스 또는 건식 에칭 프로세스를 사용하는 이어지는 애싱에 의해 달성될 수도 있다.
AHM은 일반적으로 탄소 및 수소, 그리고 선택적으로, 미량의 하나 이상의 도펀트들 (예를 들어, 질소, 불소, 붕소, 및 실리콘) 로 구성될 수도 있다. AHM의 결합 구조는 증착 조건들에 따라, sp2 (그래파이트형 (graphite-like)) 또는 sp3 (다이아몬드형 (diamond-like)), 또는 양자의 조합일 수도 있다.
도 1은 에칭 동작들에서 하드마스크로서 AHM을 사용하는 방법들의 관련된 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도이다. AHM 증착 전에, 에칭될 층을 갖는 기판이 증착 챔버 내에 제공될 수 있다. 이하의 기술은 반도체 기판들을 참조하지만, 이 방법들은 유리 기판들과 같은 다른 타입들의 기판들 상의 층들에 적용될 수도 있다. AHM으로 마스크될 수도 있는 재료들의 예들은 산화물들 (예를 들어, SiO2) 및 질화물들 (예를 들어, SiN 및 TiN) 과 같은 유전체 재료들, 폴리실리콘 (Poly-Si), 및 알루미늄 (Al), 구리 (Cu), 및 텅스텐 (W) 과 같은 금속들을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 AHM들은 산화물 층들, 질화물 층들, 또는 폴리실리콘층들을 패터닝하도록 사용될 수도 있다.
동작 102에서, AHM이 증착 챔버에서 플라즈마를 생성하는 것을 수반할 수도 있는, PECVD에 의해 에칭될 층 상에 증착된다. 단일 무선 주파수 (RF) 플라즈마 소스들 또는 고주파수 (HF) 성분 및 저주파수 (LF) 성분을 포함하는 듀얼 RF 플라즈마 소스들이 사용될 수도 있다. 일부 프로세스들에서, 하나 이상의 AHM 층들이 증착될 수도 있다.
동작 104에서, 포토레지스트층이 증착되고, 목표된 에칭 패턴에 따라 현상된다. 일부 구현예들에서, 반사-방지층 (ARL) 이 포토레지스트 증착 전에 AHM 상에 증착될 수도 있다.
동작 106에서, AHM은 AHM의 노출된 부분들을 에칭함으로써 개방된다. AHM을 개방하는 것은 동작 110을 참조하여 이하에 기술되는 바와 같이, 산소-계 건식 에칭에 의해 수행될 수도 있다.
다음에, 동작 108에서, 기판층이 패턴을 기판층에 전사하도록 (transfer) 선택적으로 에칭된다. 선택적인 에칭은 기판층이 AHM 벽들을 실질적으로 약화시키지 않고 에칭되도록 수행될 수도 있다. 에칭들의 예들은 라디컬-기반 에칭 및/또는 이온-기반 에칭을 포함할 수 있다. 에칭 화합물들의 예들은 불소 함유 에칭 화합물과 같은 할로겐-계 에칭 화합물들 및 염소 함유 에칭 화합물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄화불소 함유 프로세스 가스들로부터 생성된 용량 결합 플라즈마들 (capacitively-coupled plasmas) 이 산화물층들을 선택적으로 에칭하기 위해 사용될 수도 있다. 프로세스 가스들의 구체적인 예들은 선택적으로 산소 (O2) 및 C4H8/CH2F2/O2/Ar과 같은 불활성 가스와 함께 CxFy 함유 프로세스 가스들을 포함한다. 에칭 프로세스는 다양한 실시예들에 따라 직접적인 (인-시츄 (in-situ)) 또는 원격 플라즈마를 사용할 수도 있다.
마지막으로, 동작 110에서, AHM은 애싱, 플라즈마 애싱, 또는 드라이 스트립핑에 의해 제거될 수도 있다. 산소 (O2) 가 AHM과 플라즈마 반응하고 물 (H2O), 일산화 탄소 (CO), 및 이산화 탄소 (CO2) 로 이를 산화하도록 진공 하에서 챔버에 도입될 수도 있다. 도펀트가 사용되면, 플라즈마는 도핑된 AHM과 반응하고 도핑된 AHM을 산화시킬 수 있다. 선택적으로, 임의의 남아 있는 AHM 잔여물이 또한 애싱 후에 습식 에칭 프로세스 또는 건식 에칭 프로세스에 의해 제거될 수도 있다. 목표된 패터닝된 기판층이 생성된다.
고 애스팩트 비의 패터닝은 높은 에칭 선택도를 갖는 AHM들을 사용할 수도 있다. 에칭 선택도는 AHM 층의 에칭 레이트를 아래에 놓인 층과 비교함으로써 결정될 수 있다. AHM이 보다 낮은 수소 함유량을 가지면, 이의 내구성이 강화될 수도 있높은 에칭 선택도가 증가될 수도 있다. AHM 에칭 레이트가 감소하면, 에칭 선택도가 증가할 수도 있다. 낮은 수소 함유량 및 보다 낮은 에칭 레이트를 갖는 AHM들은 높은 에칭 선택도를 산출할 수도 있다.
지금까지, 공지된, 높은 선택도의 AHM들은 높은 수소 함유량을 가져, 효과적인 AHM 사용을 제한한다. 현재의 방법들은 탄화 수소와 같은 탄소-계 프리커서 가스를 PECVD에 의해 도입함으로써, 탄소-계 AHM들을 형성한다. 그러나, 연속하는 이온 충격은 또한 AHM 내에 과도한 결합되지 않은 수소 원자들을 포함하고, 무거운 원자량의 이온들의 높은 이온 충돌들을 유발한다. 이는 높은 응력의 AHM이 더 붕괴하거나 압축되기 쉽기 때문에 AHM 적용들을 제한하는, 증착된 AHM의 응력을 증가시킨다. 증가된 응력 레벨들은 또한 정렬을 더 어렵게 한다. 실리콘, 붕소, 게르마늄, 및 질소와 같은 도펀트들은 에칭 선택도를 증가시키기 위해 AHM 수소 함유량을 감소시키도록 사용될 수도 있다. 그러나, 고 애스팩트 비 리소그래피는 종종 현재 도핑된 AHM들이 제공하는 것보다 높은 에칭 선택도를 갖는 AHM들을 필요로 한다.
다양한 실시예들에 따라, 본 명세서에 높은 선택도를 갖는 AHM들을 형성하는 방법들이 제공된다. 이들 방법들은 에칭 레이트를 지연시키고 제거하기 쉬워, 효과적인 반도체 프로세싱을 위해 높은 선택도의 하드마스크들을 야기하는, 낮은 수소 함유량을 갖는 황-도핑된 AHM들을 산출한다.
도 2는 다양한 실시예들에 따라 황-도핑된 AHM들을 형성하는 방법들의 관련 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도이다. 먼저, 동작 202에서, 기판 상에서 에칭될 제1층이 챔버 내에 제공된다. 기판들 및 기판층들의 예들은 도 1의 동작 102를 참조하여 상기에 기술되었다. 도 1에서, 하드마스크로서 AHM을 사용하는 집적 방법이 기술되었다. 일부 다른 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 AHM들은 하드마스크들에 부가하여 또는 하드마스크들 대신 에칭 정지층들로서 사용될 수도 있다.
다음에, 동작 204에서, 제1층은 탄소 소스 및 황 소스를 포함하는 프리커서 가스에 노출된다. 다양한 실시예들에서, 탄소 소스는 일반식 CxHy로 규정된 탄화 수소 프리커서일 수도 있고, 여기서, X는 2 내지 10의 정수이고, Y는 2 내지 24의 정수이다. 예들은 메탄 (CH4), 아세틸렌 (C2H2), 에틸렌 (C2H4), 프로필렌 (C3H6), 부탄 (C4H10), 시클로헥산 (C6H12), 벤젠 (C6H6), 및 톨루엔 (C7H8) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 2종 이상의 탄화 수소 프리커서들이 도입될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 황 소스는 황화 수소 (H2S), 이황화 탄소 (CS2), 이산화 황 (SO2), 육불화 황 (SF6) 또는 황화 카르보닐 (COS) 일 수도 있다. 다른 황 소스들은 메탄 티올 (methane-thiol), 에탄 티올, 및 에탄 디티올 (ethane dithiol) 을 포함한다. 황 소스 및 탄소 소스는 미리 혼합될 (premix) 수도 있다. 일부 실시예들에서, 황 소스 및 탄소 소스는 챔버에 개별적으로 제공될 수도 있다.
탄화 수소 및 황-계 프리커서에 부가하여, 캐리어 가스가 프리커서 가스 플로우를 희석하도록 사용될 수도 있다. 캐리어 가스는 헬륨 (He), 아르곤 (Ar), 질소 (N2), 수소 (H2), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 적합한 캐리어 가스일 수도 있다.
증착 챔버 내의 총 압력은 약 1 Torr 내지 약 20 Torr, 또는 약 1.8 Torr의 범위일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 압력은 약 1 Torr 내지 10 Torr일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 탄화 수소 프리커서는 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 통합된 미국 특허 제 7,981,777 호 및 제 7,981,810 호에 기술된 바와 같이, 약 0.01 Torr 내지 약 4 Torr의 낮은 부분 압력으로 도입될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 부분 압력은 약 0.2 Torr 이하일 수도 있다.
프리커서 가스 플로우 레이트들은 특정한 증착 챔버 및 기판에 의존한다. 300 ㎜ 기판들에 사용된 플로우 레이트들의 예들은 아세틸렌 약 200 sccm 내지 약 4,000 sccm, 수소 약 1,000 sccm 내지 약 20,000 sccm, 및 헬륨 약 0 내지 약 20,000 sccm이다. 일부 실시예들에서, 질소의 플로우 레이트는 약 0 sccm 내지 약 3,000 sccm일 수도 있다. 황 소스의 플로우 레이트들의 예들은 이황화 탄소 약 50 sccm 내지 400 sccm일 수 있다. 선택적으로, 프리커서 가스들은 연속적으로 유동될 수도 있고 또는 펄스될 수도 있다. 탄소 소스 및 황 소스는 동시에 펄스될 수도 있고 또는 동시에 펄스되지 않을 수도 있다. 황 소스의 펄스 주파수는 약 0.05 ㎐ 내지 약 1 ㎐일 수도 있다. 탄소 소스의 펄스 주파수는 약 0.05 ㎐ 내지 약 1 ㎐일 수도 있다.
본 명세서에 개시된 방법들은 약 50℃ 내지 약 550℃의 범위의 예들과 함께 목표된 AHM 특성들을 획득하기 위해 임의의 적절한 프로세스 온도로 사용될 수도 있다. 프로세스 온도는 sp2 결합 대 sp3 결합 형성으로 인해 선택도 및 투과도에 적어도 부분적으로 영향을 줄 수 있다. 보다 높은 온도들이 C-H 결합들의 용이한 파괴 및 이후의 수소의 확산을 가능하게 하기 때문에 보다 높은 온도들은 sp2 리치 (rich) 비정질 탄소 네트워크 형성을 선호한다. 예를 들어, 약 500℃ 이상의 온도로 증착된 막들은 증가된 탄소 함유량 및 보다 높은 밀도와 함께, sp3 결합들과 비교하여 상당히 많은 sp2 CH 및 CH2 결합들을 가질 수도 있고, 이는 증가된 에칭 선택도와 상관된다. 그러나, 이들 막들은 sp2 탄소의 보다 낮은 광 밴드갭으로 인해 두꺼운 하드마스크 애플리케이션들에는 적합하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 2 kÅ 이상의 막들은 마스크 정렬을 위한 투과도가 충분하지 않을 수도 있다. 상기에 참조된 미국 특허 제 7,981,810 호는 보다 낮은 온도들 및/또는 희석된 탄화 수소 프리커서 플로우로 선택성 및 투과성 AHM들의 증착을 위한 프로세스 조건들을 제공한다. 보다 낮은 온도들 예를 들어, 약 400℃ 이하에서, 증착된 AHM들은 보다 높은 온도들에서 증착된 AHM들에 비해 가변하는 양의 sp2 결합을 가질 수도 있다.
다음에, 도 2로 돌아가서, 동작 206에서, 플라즈마가 플라즈마 소스를 사용하여 점화된다. 일부 실시예들에서, 단일 주파수 RF 플라즈마 소스가 용량 결합 플라즈마를 생성하도록 사용될 수도 있다. RF 소스의 주파수는 예를 들어, 약 13.56 ㎒일 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 플라즈마 소스는 HF RF 성분 및 LF RF 성분을 포함하는 듀얼 RF 플라즈마 소스일 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 실시예들의 방법들은 고 에너지 이온 충격을 생성하기 위해 LF RF 전력을 사용한다. 낮은 주파수 RF 전력은 100 ㎑ 내지 2 ㎒, 예를 들어, 430 ㎑의 주파수를 갖는 RF 전력을 지칭한다. 증착 동안, 일부 실시예들에서, LF 전력은 약 0.001 W/㎠ 내지 약 0.5 W/㎠, 또는 약 0.14 W/㎠ 내지 약 0.35 W/㎠의 범위이고, W/㎠는 제곱 센티미터의 기판 표면 면적 당 와트를 표현한다. 높은 주파수 RF 전력은 약 13.56 ㎒의 주파수와 같이, 2 ㎒ 내지 60 ㎒의 주파수를 갖는 RF 전력을 지칭한다. 증착 동안, 일부 실시예들에서, HF 전력은 약 0.001 W/㎠ 내지 약 0.2 W/㎠, 또는 0.14 W/㎠의 범위이다.
선택적으로, RF 전력은 약 2 ㎐ 내지 약 200 ㎐의 주파수로 펄스될 수도 있다. 펄싱 또는 연속하는 RF 전력 또는 황 플로우의 적어도 4개의 변형들이 사용될 수 있다. 먼저, RF 전력이 연속적일 수도 있고 황 플로우는 연속적이다. 두번째, RF 전력은 펄스될 수도 있고 황 플로우는 연속적이다. 세번째, RF 전력은 연속적일 수도 있고 황 플로우는 펄스된다. 네번째, RF 전력 및 황 소스 플로우 양자가 펄스될 수도 있다.
이하에 기술된 도 3 및 설명이 주로 PECVD 증착을 위해 용량 결합 플라즈마를 생성하는 RF 플라즈마 소스를 예시하고 참조하지만, DC (direct current) 및 마이크로파 소스들을 포함하는 다른 타입들의 소스들이 사용될 수도 있다.
다음에 도 2를 참조하면, 동작 208에서, 황-도핑된 AHM은 PECVD에 의해 제1층 상에 증착된다. 특정한 실시예들에서, 황-도핑된 AHM 내의 수소 원자 함유량은 약 13% 내지 약 26%일 수도 있고 황 원자 함유량은 약 0.5% 내지 약 5%, 또는 약 0.5% 내지 약 3.5%, 또는 약 2%일 수도 있다. 황-도핑된 AHM의 탄소 함유량은 약 60% 내지 약 90%일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제1층은 산화물/폴리실리콘 스택이다. 일부 실시예들에서, 제1층은 산화물/질화물 스택이다. 일부 실시예들에서, 황-도핑된 AHM은 약 1 이하, 또는 약 0.1 내지 약 0.7의 응력에 대한 탄성 계수 (modulus) 를 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 황-도핑된 AHM의 탄성 계수는 약 30 GPa 내지 약 50 GPa이고 응력은 약 -400 MPa 내지 약 -50 MPa일 수도 있다. 주어진 응력에 대해, 에칭 레이트는 도핑이 증가함에 따라 감소한다 (에칭 선택도는 증가).
개시된 실시예들은 어떠한 특정한 이론으로도 제한되지 않지만, 황-계 프리커서 가스를 사용하는 것이 보다 낮은 배위수 (sp3 결합과는 반대로) 로 인해 보다 높은 에칭 레이트에 민감한 sp2 공유 결합을 생성할 수도 있고, sp2 결합들의 구조는 네트워크에서 황 및 탄소 원자들의 체적을 증가시킬 수도 있어서, AHM의 강도를 강화하고 선택도를 증가시킨다고 믿어진다.
또한, 황 소스는 황 및 탄소 원자와 수소 원자 사이에, 보다 안정하거나 응력을 덜 받는 고체 또는 보다 안정하고 응력을 덜 받는 고체를 생성하는, 잠재적인 이온 력 (ionic force) 을 생성할 수도 있다고 믿어진다. 그러나, H2S와 같은 수소를 갖는 황 소스는 증착 동안 수소 이온의 양 또는 라디컬 충격을 증가시키고 AHM 응력을 증가시킬 위험이 있을 수도 있다.
개시된 실시예들은 어떠한 특정한 이론으로도 제한되지 않지만, 황-도핑된 AHM은 에칭 프로세스에서 에칭 동안 가스 플로우들을 견디는 AHM의 능력을 강화하는, 지연제로서 기능하여 에칭 화학물질이 탄소 대신 AHM의 황과 상호작용한다고 믿어진다. 따라서, 황-도핑된 AHM은 마스킹 강도를 강화하고 에칭 선택도를 증가시킨다.
따러서, 황-도핑된 AHM의 에칭 선택도의 증가는 결합 형성 및 구조, 원자들 간의 공유 결합 및 이온 력, 및 에칭 지연 특성들로 인한 것일 수도 있다.
상기 도 1을 참조하여 AHM들을 사용하는 다른 실시예에서, 방법 (100) 은 동작 104에서 포토레지스트층이 증착되고 현상되기 전에 동작 102에서 제1층 상에 황-도핑된 탄소-계 AHM들 또는 황-도핑된 비정질 탄소 막들의 증착을 구현할 수도 있다. 동작 106에서 황-도핑된 탄소-계 막을 에칭한 후, 동작 108에서 제1층은 선택적으로 에칭된다. 마지막으로, 플라즈마 애싱은 목표된 패터닝된 제1층을 산출하는, 황-도핑된 탄소-계 막의 제거에 사용될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 황-도핑된 탄소-계 층을 형성하기 위해 사용된 도펀트는 황화 수소 (H2S) 또는 이황화 탄소 (CS2) 일 수도 있다. 개시된 실시예들은 어떠한 이론으로도 제한되지 않지만, 황이 제거를 위해 산소-계 플라즈마와 잘 반응할 수 있기 때문에 플라즈마 애싱이 황-도핑된 AHM을 효율적으로 제거한다고 믿어진다.
장치
실시예들은 멀티-스테이션, 또는 멀티-챔버, 또는 단일 스테이션 툴로 구현될 수 있다. 다양한 실시예들은 PECVD 반응 장치들, 예를 들어, Lam Research Corporation으로부터 입수가능한 SequelTM 또는 VectorTM과 같은, 기존의 반도체 프로세싱 장비와 호환가능할 수도 있다. 일반적으로, 장치는 각각 하나 이상의 스테이션들을 포함하는, 하나 이상의 챔버들 또는 반응 장치들을 하우징한다. 기판 프로세싱에 적합한 챔버들은 하나 이상의 기판들을 하우징할 수도 있다. 하나 이상의 챔버들은 회전, 진동, 또는 다른 동요를 방지함으로써, 다른 규정된 위치 또는 위치들에 기판을 유지한다. 일부 실시예들에서, 황-도핑된 AHM 증착을 겪는 기판은 증착 동안 챔버 내에서 하나의 스테이션에서 다른 스테이션으로 이동될 수도 있다. 예를 들어, 2000 Å의 황-도핑된 AHM은 하나의 스테이션에서 전체적으로 증착될 수도 있고, 또는 500 Å의 막이 다양한 실시예들에 따라 4 개의 스테이션들 각각에서 증착될 수도 있다. 대안적으로, 총 막 두께의 임의의 다른 단편 (fraction) 이 임의의 수의 스테이션들에서 증착될 수도 있다. 다양한 실시예들에서 하나 이상의 AHM이 증착될 때, 하나 이상의 스테이션이 각각의 AHM 층을 증착하도록 사용될 수도 있다. 프로세싱 동안, 기판 각각은 페데스탈, 웨이퍼 척, 및/또는 다른 기판 홀딩 장치에 의해 제 위치에 홀딩된다. 기판이 히팅되는 특정한 동작들에서, 장치는 히팅 플레이트와 같은 히터를 가질 수도 있다.
도 3은 다양한 실시예들을 실시하기에 적합한 PECVD 반응 장치의 예의 개략적인 예시를 도시한다. 도시된 바와 같이, 반응 장치 (300) 는 멀티-스테이션 툴의 스테이션, 또는 멀티-챔버, 멀티-스테이션 툴의 챔버일 수도 있는, 챔버 (324) 를 하우징한다. 챔버 (324) 는 캐패시터 타입 시스템에 의해 생성된 플라즈마를 사용하는 다른 반응 장치 구성요소들 및 접지된 히터 블록 (320) 과 함께 작동하는 샤워헤드 (314) 를 둘러싼다. LF RF 생성기 (302) 및 HF RF 생성기 (304) 는 샤워헤드 (314) 에 또한 접속되는, 매칭 네트워크 (306) 에 접속될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단일 RF 생성기 (도시되지 않음) 가 사용될 수도 있다. 프로세스 가스로부터 플라즈마를 생성하기에 충분한 전력 및 주파수가 매칭 네트워크 (306) 에 의해 공급될 수도 있다.
반응 장치 내에서, 기판 지지부 (318) 는 기판 (316) 을 홀딩한다. 페데스탈은 일반적으로 증착 및/또는 플라즈마 반응들 동안 그리고 증착과 플라즈마 반응들 사이에서 기판을 홀딩하고 이동시키기 위한 척, 포크 (fork), 또는 리프트 핀들 (lift pins) 을 갖는다. 척은 정전 척, 기계적인 척 또는 다양한 다른 타입들의 척일 수도 있다.
프로세스 가스들은 유입구 (312) 를 통해 도입된다. 다수의 소스 가스 선들 (310) 이 매니폴드 (308) 에 접속된다. 가스들은 선택적으로 미리 혼합될 수도 있다. 적절한 밸브 및 질량 유량 (mass flow) 제어 매커니즘들이 프로세스 동안 정확한 가스들이 전달되는 것을 보장하기 위해 채택될 수도 있다. 임의의 화학적 프리커서들이 액체 형태로 전달되는 경우에서, 액체 유량 제어 매커니즘들이 채택될 수도 있다. 그 후 액체는 기화되고 증착 챔버에 도달하기 전에 자신의 기화점 이상으로 히팅된 매니폴드 내에서의 이동 동안 다른 프로세스 가스들과 혼합된다.
프로세스 가스들은 유출구 (322) 를 통해 챔버 (324) 를 나온다. 진공 펌프 (326) (예를 들어, 1단계 또는 2단계 기계적 드라이 펌프, 또는 터보분자 (turbomolecular) 펌프) 는 프로세스 가스들을 유출하고 (draw out), 쓰로틀 밸브 (throttle valve) 또는 진자 밸브 (pendulum valve) 와 같은 폐루프 제어된 유량 제한 디바이스에 의해 반응 장치 내에 적합한 낮은 압력을 유지한다. 다양한 실시예들에서, 챔버 내의 플라즈마 밀도는 약 1014 내지 약 1016 ions/㎥일 수도 있다.
반응 장치 (300) 는 또한 반응 장치 (300) 의 프로세스 조건들 및 하드웨어 상태들을 제어하기 위해 채택된 시스템 제어기 (328) 의 실시예를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) 는 PECVD 막 증착 페이즈 (phase) 동안 목표된 황-도핑된 AHM 막을 달성하기 위해, 탄소 소스 및 황 소스로부터의 프리커서 가스 플로우, 또는 LF RF 전력 및 HF RF 전력 레벨들과 같은 하나 이상의 프로세스 파라미터들을 제어할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) (하나 이상의 물리적 제어기 또는 논리적 제어기를 포함할 수도 있음) 는 프로세스 툴의 일부 또는 전부의 동작들을 제어한다. 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 프로세서 상에서 실행된다. 이들 인스트럭션들은 시스템 제어기 (328) 와 연관된 메모리 디바이스 상에 저장될 수도 있고 또는 이들은 네트워크를 통해 제공될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) 는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다.
예를 들어, 시스템 제어기 (328) 는 적절한 가스들 (예를 들어, 탄소 소스 또는 황 소스) 의 전달, 장치 외부로부터의 기판의 수용 및/또는 멀티-스테이션 챔버의 하나의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로의 기판의 이동을 제어할 수도 있다. 시스템 제어기 (328) 는 또한 증착 동안 온도, 압력, LF RF 전력, HF RF 전력, 등을 제어할 수도 있다.
시스템 제어기 (328) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들, 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들, 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 프로세서는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 접속부 및/또는 디지털 입력/출력 접속부, 스텝퍼 모터 제어기 보드들, 등을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) 는 반응 장치 (300) 의 모든 액티비티들을 제어한다. 일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) 는 장치가 본 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 대용량 저장 디바이스 저장되고, 메모리 디바이스로 로딩되고, 프로세서 상에서 실행되는 머신-판독가능 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 대안적으로, 제어 로직은 시스템 제어기 (328) 내에 하드 코딩 (hard coding) 될 수도 있다. ASIC들 (Applications Specific Integrated Circuits), 프로그램 가능한 논리 디바이스들 (Programmable Logic Devices) (예를 들어, FPGA들 (field-programmable gate arrays), 등이 이들 목적들로 사용될 수도 있다. 이하의 논의에서, “소프트웨어” 또는 “코드”가 사용되는 경우, 기능적으로 비교가능한 하드 코딩된 로직이 그 자리에 사용될 수도 있다.
시스템 제어 소프트웨어는 타이밍, 가스들의 혼합물, 프로세스 가스들 (예를 들어, 황 소스, 탄소 소스, 등) 의 플로우 레이트, 챔버 압력 및/또는 스테이션 압력 및/또는 반응 장치 압력, 챔버 온도 및/또는 스테이션 온도 및/또는 반응 장치 온도, 타깃 전력 레벨들, RF 전력 레벨들, 기판 페데스탈, 척 위치 및/또는 서셉터 (susceptor) 위치, 및 반응 장치 (300) 에 의해 수행된 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 구성요소 서브루틴들 또는 제어 객체들이 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 프로세스 툴 구성요소들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 상기 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (input/output control) 시퀀싱 (sequencing) 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제조 프로세스의 페이즈 각각은 시스템 제어기 (328) 에 의해 실행할 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 낮은 응력의, 황-도핑된 AHM들을 증착하기 위한 다양한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들이 포함될 수도 있다. 관련 프로세스 조건들의 예들이 본 명세서에 기술된다.
시스템 제어기 (328) 와 연관된 대용량 저장 디바이스 및/또는 메모리 디바이스에 저장된 다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시예들에서 채택될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 기판 포지셔닝 (positioning) 프로그램, 프로세스 가스 제어 프로그램, 압력 제어 프로그램, 히터 제어 프로그램, 및 플라즈마 제어 프로그램을 포함한다.
기판 포지셔닝 프로그램은 프로세스 스테이션 기판 지지부 (318) 상에 기판을 로딩하고 기판과 반응 장치 (300) 의 다른 부분들 사이의 공간을 제어하도록 사용된 프로세스 툴 구성요소들에 대한 프로그램 코드를 포함할 수도 있다.
프로세스 가스 제어 프로그램은 프로세스 스테이션 내의 압력을 안정화시키기 위해 증착 전에 가스 조성 및 플로우 레이트들을 제어하기 위한 코드 및 선택적으로 하나 이상의 프로세스 스테이션들로 가스를 유동시키기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 프로세스 가스 제어 프로그램은 또한 본 명세서의 실시예들에 따라 황 소스 및/또는 탄소 소스로부터의 가스를 펄싱 (pulsing) 하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 압력 제어 프로그램은 예를 들어, 프로세스 스테이션의 배기 시스템의 쓰로틀 밸브, 프로세스 스테이션으로의 가스 플로우, 등을 조정함으로써 프로세스 스테이션 내의 압력을 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
히터 제어 프로그램은 기판 및/또는 프로세싱 챔버를 히팅 (heat) 하기 위해 사용된 하나 이상의 히팅 유닛들로의 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 히터 제어 프로그램은 기판으로의 (헬륨과 같은) 열 전달 가스 (heat transfer gas) 의 전달을 제어할 수 있다.
플라즈마 제어 프로그램은 하나 이상의 프로세스 스테이션들 내의 프로세스 전극들에 인가된 RF 전력 레벨들을 설정하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) 와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치의 그래픽적인 소프트웨어 디스플레이 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽적인 소프트웨어 디스플레이, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들 등의 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (328) 에 의해 조정된 파라미터들은 프로세스 조건들과 관련될 수도 있다. 비제한적인 예들은 탄소 소스 또는 황 소스와 같은 가스 조성 및 플로우 레이트들, 온도, 압력, (RF 바이어스 전력 레벨들과 같은) 플라즈마 조건들, 등을 포함한다. 이들 파라미터들은 사용자 인터페이스를 활용하여 입력될 수도 있는, 레시피의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 다양한 프로세스 툴 센서들로부터 시스템 제어기 (328) 의 아날로그 입력 접속부 및/또는 디지털 입력 접속부에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 반응 장치 (300) 의 아날로그 출력 접속부 및/또는 디지털 출력 접속부 상에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 툴 센서들의 비제한적인 예들은 질량 유량 제어기들, (압력계들 (manometers) 과 같은) 압력 센서들, 열전대들 (thermocouple), 등을 포함한다. 적절하게 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이들 센서들로부터의 데이터를 사용할 수도 있다.
시스템 제어기 (328) 는 상기 기술된 증착 프로세스들을 구현하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 제공할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 DC 전력 레벨, RF 바이어스 전력 레벨, 압력, 온도, 프로세스 가스들로의 노출 기간 및/또는 히팅에 대한 노출 기간 및/또는 다른 에너지 소소들에 대한 노출 기간, 등과 같은 다양한 프로세스 파라미터들을 제어할 수도 있다. 인스트럭션들은 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들에 따른 막 스택들의 인-시츄 증착 및 추가의 프로세싱 (예를 들어, 패터닝, 에칭, 및 활성화 (activating)) 을 동작시키기 위한 파라미터들을 제어할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 황-도핑된 비정질 탄소 막들은 HDP (high-density plasma) 방법 및 장치를 사용하여 형성될 수도 있다. HDP 방법들은 일반적으로 ㅂ반응 공간의 업스트림 (upstream) 에 위치된 유도-결합된 플라즈마 생성기들을 사용한다. 일부 실시예들에서, HDP 프로세스에서의 플라즈마의 밀도는 약 1017 내지 약 1019 ions/㎥일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 증착 동안 HDP에 의한 압력은 약 1 mTorr 내지 약 200 mTorr일 수 있다.
실험 (EXPERIMENTAL)
주어진 스트레스 레벨에서 황-도핑된 탄소 하드마스크 및 도핑되지 않은 탄소 하드마스크의 에칭 레이트들을 측정하기 위한 실험이 수행된다. 실험은 1.8 Torr의 프로세스 압력에서 수행되었다. 이하의 플라즈마 전력들은 300 ㎜ 기판들에 대한 4-스테이션 툴에 대해 주어진다.
도핑되지 않은 탄소 하드마스크는 400 W의 HF 전력 및 1000 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 2500 sccm의 아세틸렌 (C2H2) 을 유동시킴으로써 제조된다.
6 개의 황-도핑된 탄소 하드마스크들이 제조된다. 첫번째, 2% 황-도핑된 탄소 하드마스크가 400 W의 HF 전력 및 1000 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 2500 sccm의 아세틸렌 (C2H2) 및 50 sccm의 이황화 탄소 (CS2) 를 유동시킴으로써 제조된다.
두번째 2% 황-도핑된 탄소 하드마스크가 400 W의 HF 전력 및 1000 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 625 sccm의 아세틸렌 (C2H2), 68 sccm의 이황화 탄소 (CS2), 및 2750 sccm 의 질소 (N2) 를 유동시킴으로써 제조된다.
첫번째 5% 황-도핑된 탄소 하드마스크가 400 W의 HF 전력 및 1000 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 2500 sccm의 아세틸렌 (C2H2), 262 sccm의 이황화 탄소 (CS2), 1250 sccm의 헬륨, 및 1500 sccm의 질소 (N2) 를 유동시킴으로써 제조된다.
두번째 5% 황-도핑된 탄소 하드마스크가 400 W의 HF 전력 및 1000 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 625 sccm의 아세틸렌 (C2H2), 168 sccm의 이황화 탄소 (CS2), 1250 sccm의 헬륨, 및 1500 sccm의 질소 (N2) 를 유동시킴으로써 제조된다.
세번째 5% 황-도핑된 탄소 하드마스크가 400 W의 HF 전력 및 400 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 625 sccm의 아세틸렌 (C2H2), 168 sccm의 이황화 탄소 (CS2), 1250 sccm의 헬륨, 및 1500 sccm의 질소 (N2) 를 유동시킴으로써 제조된다.
네번째 5% 황-도핑된 탄소 하드마스크가 400 W의 HF 전력 및 400 W의 LF 전력의 듀얼 RF 플라즈마를 사용하여 625 sccm의 아세틸렌 (C2H2), 168 sccm의 이황화 탄소 (CS2), 1250 sccm의 헬륨, 및 1500 sccm의 질소 (N2) 를 유동시킴으로써 제조된다.
모두 7 개의 스택들에 대한 응력 및 탄성 계수가 측정된다. 산화물/질화물/산화물/질화물 (ONON) 스택 및 산화물/폴리실리콘/산화물/폴리실리콘 (OPOP) 스택에 대한 상대적인 에칭 레이트가 하드마스크 각각에 대해 측정된다. 상대적인 에칭 레이트들은 도핑되지 않은 하드마스크와 비교하여 도핑된 하드마스크들에 대한 에칭 레이트 향상의 비교를 도시하도록 정규화된다. 결과들이 표 1에 요약되었다.
표 1. 도핑된 AHM 대 도핑되지 않은 AHM의 응력, 탄성계수, 및 에칭 레이트
막 응력 (MPa) 탄성계수
(GPa)		 상대적인 에칭 레이트
ONON OPOP
도핑되지 않은 AHM 2 25 1.00 1.00
2% S-도핑된 AHM #1 -51 34 0.94 0.96
2% S-도핑된 AHM #2 -118 72 0.81 0.74
5% S-도핑된 AHM #1 -96 46 0.80 0.94
5% S-도핑된 AHM #2 -372 68 0.58 0.81
5% S-도핑된 AHM #3 -160 70 0.56 0.76
5% S-도핑된 AHM #4 -140 72 0.80 0.76
종합적으로, 도핑되지 않은 AHM에 비교하여, 2% 황-도핑된 AHM들 및 5% 황-도핑된 AHM들은 모두 ONON 스택 및 OPOP 스택 양자에 대해 보다 낮은 에칭 레이트를 나타내어, 보다 높은 에칭 선택도를 나타낸다. 주어진 응력들로 AHM들이 비교된다.ONON 에칭 레이트들은 -100 MPa 내지 0 MPa의 범위의 응력 레벨을 갖는 하드마스크들 간에서 비교된다. 5% S-도핑된 AHM #1은 2% S-도핑된 AHM #1과 비교하여 ONON 스택에 상대적으로 보다 낮은 에칭 레이트를 갖고, 이는 5%의 증가된 도핑을 갖는 AHM이 보다 높은 에칭 선택도를 갖는다는 것을 제안한다. 유사하게, -200 MPa 내지 -100 MPa의 응력 레벨을 갖는 하드마스크들에 대해, 5% S-도핑된 AHM #3 및 5% S-도핑된 AHM #4는 2% S-도핑된 AHM #1 및 도핑되지 않은 AHM과 비교하여 ONON 스택에 상대적으로 보다 낮은 에칭 레이트를 나타낸다. 5% S-도핑된 AHM #2는 또한 2% S-도핑된 AHM들 및 도핑되지 않은 AHM과 비교하여 ONON 스택에 상대적으로 보다 낮은 에칭 레이트를 나타낸다.
OPOP 에칭 레이트들은 도핑되지 않은 하드마스크와 도핑된 하드마스크 사이에서 비교된다. 표 1의 결과는 OPOP 에칭에 대해, S-도핑된 AHM들 (2% 및 5%의 변화들 모두) 은 도핑되지 않은 AHM에 상대적으로 보다 낮은 에칭 레이트를 갖는다는 것을 나타낸다.
결론
전술한 실시예들이 이해의 명확성을 목적으로 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 실시예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고 비제한적인 것으로 간주되고, 실시예들은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되는 것은 아니다.

Claims (16)

  1. 반도체 기판 상에서 에칭될 제1층 상에 애싱가능한 하드마스크 (AHM; ashable hard mask) 를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 반도체 기판을 하우징하는 증착 챔버 (deposition chamber) 에 탄소 소스 및 황 소스를 포함하는 프리커서 가스를 제공하는 단계; 및
    상기 프리커서 가스로부터 플라즈마를 생성하여 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스에 의해 상기 제1층 상에 황-도핑된 AHM을 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 증착된 황-도핑된 AHM은 0.5% 내지 5%의 황 원자 함유량을 갖는, AHM을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증착된 황-도핑된 AHM은 60% 내지 90%의 탄소 원자 함유량을 갖는, AHM을 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증착된 황-도핑된 AHM은 13% 내지 26%의 수소 원자 함유량을 갖는, AHM을 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 황-도핑된 AHM은 1000Å 내지 90,000Å의 두께를 갖는, AHM을 형성하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 황-도핑된 AHM은 -40MPa 내지 -400MPa의 응력을 갖는, AHM을 형성하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1층은 산화물층, 질화물층, 및 폴리실리콘층으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, AHM을 형성하는 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 소스는 메탄, 아세틸렌, 또는 프로필렌인, AHM을 형성하는 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 황 소스는 황화 수소 (H2S) 또는 이황화 탄소 (CS2) 인, AHM을 형성하는 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 황 소스는 이황화 탄소 (CS2) 이고 상기 탄소 소스는 아세틸렌 (C2H2) 인, AHM을 형성하는 방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 소스 및 상기 황 소스는 상기 증착 챔버로부터의 업스트림에서 조합되는, AHM을 형성하는 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 소스 및 상기 황 소스는 상기 증착 챔버에 개별적으로 제공되는, AHM을 형성하는 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 황-도핑된 AHM 층을 패터닝하는 단계를 더 포함하는, AHM을 형성하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 황-도핑된 AHM의 상기 패턴에 따라 상기 제1층을 에칭하는 단계를 더 포함하는, AHM을 형성하는 방법.
  14. 반도체 기판 상에 황-도핑된 비정질 탄소-계 막을 형성하는 방법에 있어서,
    증착 챔버 내에 상기 반도체 기판을 제공하는 단계;
    탄소 소스 및 황 소스를 포함하는 프리커서 가스에 상기 반도체 기판을 노출시키는 단계; 및
    PECVD 프로세스에 의해 상기 반도체 기판 상에 상기 황-도핑된 비정질 탄소-계 막을 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 증착된 황-도핑된 애싱가능한 하드마스크 (AHM; ashable hard mask) 는 0.5% 내지 5%의 황 원자 함유량을 갖는, 반도체 기판 상에 황-도핑된 비정질 탄소-계 막을 형성하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 황 소스는 황화 수소 (H2S) 또는 이황화 탄소 (CS2) 인, 반도체 기판 상에 황-도핑된 비정질 탄소-계 막을 형성하는 방법.
  16. 반도체 기판을 프로세스하도록 구성된 장치에 있어서,
    (a) 증착 챔버로서,
    샤워헤드,
    플라즈마 생성기,
    기판 지지부, 및
    하나 이상의 가스 유입구들을 포함하는, 상기 증착 챔버; 및
    (b) 상기 장치 내에서 동작들을 제어하기 위한 제어기로서,
    상기 반도체 기판을 하우징하는 상기 증착 챔버로 탄소 소스 및 황 소스를 포함하는 프리커서 가스의 유동을 유발하고, 그리고
    상기 프리커서 가스로부터 플라즈마를 생성하여 PECVD 프로세스에 의해 상기 반도체 기판 상에 황-도핑된 AHM을 증착하도록 상기 플라즈마 생성기로 전력의 인가를 유발하기 위한 머신-판독가능한 인스트럭션들을 포함하고,
    상기 증착된 황-도핑된 AHM은 0.5% 내지 5%의 황 원자 함유량을 갖는, 상기 제어기를 포함하는, 장치.
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