用于脉冲式光激发沉积与蚀刻的装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式大体涉及热处理基板的方法，且更特别涉及在基板上脉冲式激光光激发蚀刻及沉积层的方法。
【背景技术】
[0002]沉积和蚀刻工艺常用于半导体处理，以选择性沉积预定形状与厚度的材料。通常，会在处理期间改变温度、压力、流率和工艺气体组成，以从沉积变成蚀刻，反之亦可。此改变通常很慢且需要过渡时期，以致有间歇化学物与组合。随着大量制造半导体器件的需求增加，亦需要新方法和设备用于快速、准确沉积/蚀刻处理。
【发明内容】
[0003]本发明的实施方式涉及在基板上脉冲式激光光激发蚀刻及沉积层的方法。在一个实施方式中，公开在处理腔室内处理基板的方法。方法包含提供前驱物气体混合物至处理腔室内，其中前驱物包含沉积前驱物气体和蚀刻前驱物气体、使处理腔室维持在足以实质热分解沉积前驱物气体的温度，处理腔室的温度低于蚀刻前驱物气体热解所需的最小值，及开启及关闭辐射源，辐射源发射电磁辐射至基板表面处或附近的前驱物气体混合物，以交替进行沉积工艺与蚀刻工艺循环。
[0004]在另一实施方式中，方法包含提供前驱物气体混合物至处理腔室内，前驱物气体混合物包含沉积前驱物气体和蚀刻前驱物气体、使前驱物气体混合物受到出自热源的热能作用，以在基板的表面上沉积材料层，其中热能小于蚀刻前驱物气体热解所需的最小值，及在材料层形成在基板的表面上后，使前驱物气体混合物受到出自辐射源的光能作用，光能的波长和功率电平经选择以促进蚀刻前驱物气体比沉积前驱物气体更易光解解离，及自基板表面蚀刻部分材料层。
[0005]在又一实施方式中，方法包含同时流入沉积前驱物气体和蚀刻前驱物气体至处理腔室内、使处理腔室维持在足以实质热分解沉积前驱物气体的恒定温度，其中处理腔室的温度低于蚀刻前驱物气体热解所需的最小值、将第一电磁辐射从辐射源导向基板的表面，电磁辐射的第一波长和第一功率电平经选择以促进沉积前驱物气体热解解离，及将第二电磁辐射从辐射源导向基板的表面，电磁辐射的第二波长和第二功率电平经选择以促进蚀刻前驱物气体光解解离。
[0006]在再一实施方式中，提供基板处理系统。系统包含处理腔室，处理腔室具有基板支撑件，用以支撑基板、气体供应器，用以从一或多个气源提供前驱物气体混合物至处理腔室内，其中前驱物气体混合物包含沉积前驱物气体和蚀刻前驱物气体、加热模块，用以加热基板及使处理腔室维持在足以实质热分解沉积前驱物气体的温度，以在基板的表面上沉积材料层，其中处理腔室的温度低于蚀刻前驱物气体热解所需的最小值，及辐射源，用以发射电磁辐射至基板表面处或附近的前驱物气体混合物，电磁辐射的波长和功率电平经选择以促进蚀刻前驱物气体比沉积前驱物气体更易光解解离，及自基板表面蚀刻部分材料层。
【附图说明】
[0007]为让本发明的上述概要特征更明显易懂，可配合参考实施方式说明，部分实施方式乃图示在附图。然应注意附图仅说明本发明典型实施方式，故不宜视为限定本发明范围，因为本发明可接纳其他等效实施方式。
[0008]图1图示可用于实践本发明实施方式的示例性热处理腔室截面图。
[0009]图2图示本发明的示例性工艺，所述工艺可利用至少蚀刻-沉积循环工艺来在基板上选择性外延沉积含硅化合物层。
【具体实施方式】
[0010]图1图示可用于实践本发明实施方式的示例性热处理腔室100的截面图。如下所述，热处理系统100具有脉冲式辐射源，能用以在设于热处理系统100内的低压腔室中快速、选择性辅助或激发前驱物气体，以在不改变前驱物气体与相关转变的情况下进行沉积或蚀刻工艺，若同一腔室涉及沉积工艺及蚀刻工艺，则改变前驱物气体与相关转变为常规方式所需。应理解本发明不限于所示处理腔室100的构造，因为本发明的概念亦可用于其他需蚀刻-沉积循环工艺的处理腔室，例如化学气相沉积(CVD)腔室、原子层沉积(ALD)腔室或原子层外延(ALE)腔室。本发明的构思亦有益于可能需至少一个“LASE”应用的工艺，例如使用电磁辐射(例如激光(“L”))、利用电磁辐射活化或辅助活化(“A”)、使用电磁辐射执行表面上的工艺或选择性处理物体(“S”)、利用电磁辐射来进行外延或蚀刻工艺(“E”)的应用。本发明的构思亦有益于需使用等离子体协助蚀刻前驱物气体及/或沉积前驱物气体解离的工艺。
[0011]在图1的实施方式中，将图示及说明可用于进行选择性外延工艺的低压腔室。通常，热处理系统100具有低压腔室102，低压腔室包括基板支撑件104和至少一个加热模块106。在低压腔室102内形成膜期间，基板支撑件104适于支撑基板108。低压腔室可为外延腔室、CVD腔室、蚀刻腔室或沉积/蚀刻腔室。在低压腔室102内形成外延膜期间，加热模块106适于加热基板108。应理解可采用超过一个加热模块及/或其他加热模块位置。例如，加热模块可设置邻接且比基板支撑件104低，以从基板支撑件104的背侧加热基板。在任一情况下，加热模块106可包括如灯具阵列或任何其他适合加热源及/或元件。此外或或者，基板支撑件104可装配加热元件(未图示)，以助于加热基板。例如，加热元件可为埋置基板支撑件内的电阻加热器。
[0012]热处理系统100亦包括耦接至低压腔室102的气体供应器110与排放系统112，和控制器114，控制器耦接至低压腔室102、气体供应器110及/或排放系统112。气体供应器110可包括一或多个来源及/或用于低压腔室102所用任何前驱物源、载气、蚀刻剂、掺杂剂或其他气体的输送系统。虽然所示气体供应器110从低压腔室102侧边侧向提供气体，但应理解气体供应器110可设在任何位置，例如基板支撑件104上方。排放系统112可包括任何适于将废气、反应产物或类似物排出低压腔室102的系统，且可包括一或多个真空栗。
[0013]热处理系统100亦包括辐射源118，用以发射电磁辐射，电磁辐射的波长和功率经选择以助于在低压腔室102内活化气态前驱物，以于基板108的表面上沉积及/或蚀刻材料层，此将参照图2说明于后。辐射源118可设在低压腔室102内的任何适合位置，使得辐射源118发射的光能实质照射基板108的顶表面处或附近全部的气态前驱物。例如，辐射源118可设置邻近低压腔室102的侧壁，例如如图1所示，介于加热模块106与基板108之间。或者，辐射源118可设置邻接低压腔室102外侧的天花板119，让光从上面均匀照射基板108的顶表面。在此情况下，辐射源118可配置成不被加热模块106遮住，或者加热模块106可设在前述其他适合位置。应理解所述辐射源118可置于任何其他需蚀刻-沉积循环工艺的处理腔室内，例如CVD腔室、ALD腔室、ALE腔室或PVD腔室。
[0014]辐射源118可为激光源、高亮度发光二极管(LED)源、热源或上述组合物，上述任一个可以多个脉冲或以连续波模式输送。亦可采用其他类型的辐射源，例如电子束源、离子束源或微波能源。在一个实施方式中，辐射源118使用激光源。激光可为任何激光类型，例如光纤激光、气体激光、准分子激光、固态激光、半导体激光等，激光可配置以发射单一波长的光或同时发射两个或更多个波长的光。
[0