CN105103271B - 用于脉冲式光激发沉积与蚀刻的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式提供在处理腔室内处理基板的方法。在一个实施方式中，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，光能的波长和功率水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。

Description

用于脉冲式光激发沉积与蚀刻的装置与方法
技术领域
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激发蚀刻及沉积层的方法。
背景技术
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
本发明的实施方式涉及在基板上脉冲式激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。
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，光能的波长和功率水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。
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水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水平经选择以促进蚀刻前驱物气体光解解离。
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水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
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。
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。
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
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。
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。
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泵。
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。
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。
虽然已知使用UV能量可光解解离前驱物，但因光源不够亮而无法提供光子克服光解离工艺期间对容积气相的吸收长度与耦合效率要求，故产业价值有限。诸如光纤激光这样的高亮度激光是有利的，因为高亮度激光比常规灯具(例如汞灯)亮约1×105至1×108倍。已发现高亮度激光光能使光子通量浸透工艺前驱物(即从处理腔室的上到下及从一侧到另一侧照射工艺前驱物中的所有分子)。以在正确功率与波长(例如在较短波长下使用光纤激光，例如UV波长范围)下输送的光子通量浸透工艺前驱物对本发明的光激发沉积及蚀刻工艺成功与否至关重要，因为在大容积中会增加前驱物的光子吸收，导致前驱物的吸收长度相应减小。
在使用激光源的情况下，激光源的波长可为约10纳米(nm)至约2000nm。在不同实例中，辐射源118可发射约10nm至约500nm之间的紫外线(UV)波长范围激光，例如约190nm至365nm，例如193nm，例如248nm，例如266nm，例如355nm，例如365nm或例如420nm。激光可以短脉宽输送高功率激光辐射，例如脉宽小于约100纳秒。激光可配置以高功率输出连续波(CW)激光光束或准CW激光光束。激光能量可为基本单模能量(M2≈1)至具有数百或数千个空间模态的高模能量(M2>30)。脉冲式激光的脉宽可为飞秒范围至微秒范围。激光可如利用q-切换(被动或主动)、增益切换或锁模来切换。勃克尔盒(Pockels cell)亦可靠近激光输出使用，以通过中断激光发射光束而形成脉冲。通常，可用于脉冲式激光处理的激光能产生能量含量为约1毫焦耳(mJ)至约10焦耳(J)、脉宽为约1纳秒至约100微秒的激光辐射脉冲。
在一个实例中，辐射源118使用上述在紫外线(UV)波长范围操作的光纤束激光。在另一实例中，辐射源118使用Nd:YAG激光。在后者中，视待照射的前驱物气体而定，Nd:YAG激光可以1064nm且频率变两倍达532nm或频率变三倍达355nm的方式启动。在一个实施方式中，使用四个q-切换的倍频Nd:YAG激光，倍频Nd:YAG激光以每脉冲约5纳秒至约30纳秒的方式发射30MW至50MW之间的532nm激光能量脉冲，且M2为约500至约1000之间。在一些情况下，在266nm下操作的第四谐波或四倍频率激光可用于具有较高解离能的前驱物气体。辐射源118可配置以预定功率分布与均匀度、预定脉宽和预定时间形状输送电磁辐射脉冲。例如，电磁辐射脉冲的脉宽可为约1纳秒至约1毫秒之间，例如约10纳秒至100纳秒之间，例如约50纳秒。各脉冲的输送能量可为约0.1mJ/cm2至1.0J/cm2之间，例如约0.2mJ/cm2至约0.7mJ/cm2之间，例如约0.5mJ/cm2。能量脉冲的重复率可为约1千赫(kHz)至约1兆赫(MHz)之间，例如约10kHz至约250kHz之间，例如约50kHz至约100kHz。
辐射源118可包括适合光学元件，以塑形、聚焦、修改及将光投射成预定图像形状，例如方形或矩形，而充分覆盖基板的预定部分或主要部分及/或基板108的顶表面处或附近全部的气态前驱物，以进行沉积及蚀刻工艺。或者，光学元件可自辐射源118分离并设在加热模块106与基板支撑件104之间的任何位置，以将出自辐射源118的光投射成预定图像形状，而充分覆盖基板的主要部分及/或基板108的顶表面处或附近全部的气态前驱物，以进行沉积及蚀刻工艺。在UV光纤激光用作辐射源的情况下，光纤激光可聚集到具有线性定向、方形定向或任何预定形状的头内。出自光纤激光的光可通过光学元件，例如微透镜阵列及/或投影透镜，使UV光散布基板108各处而均匀照射整个基板。可依待处理基板的尺寸调整输出图像。若出自光纤激光的光未覆盖整个基板，则可步进或扫描光源或基板，以曝光整个基板。
控制器114可包括一或多个微处理器及/或微控制器、专用硬件、上述组合物等，用以控制低压腔室102、辐射源118、气体供应器110及/或排放系统112的操作。在至少一个实施方式中，控制器114可适于采用计算机程序编码来控制热处理系统100的操作。例如，控制器114可进行或以其他方式引发所述任何方法/工艺的一或多个步骤，包括图2的方法200。任何进行及/或引发这类步骤的计算机程序编码可具体化成计算机程序产品。所述计算机程序产品可由计算机可读取媒体(例如载波信号、软盘、光盘、DVD、硬盘、随机存取存储器等)承载。
图2图示根据本发明一个实施方式的工艺，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。图2的工艺同样可应用到以任何可需蚀刻-沉积循环工艺的处理腔室形成其他材料层或材料化合物，所述处理腔室例如化学气相沉积(CVD)腔室、原子层沉积(ALD)腔室、原子层外延(ALE)腔室或物理气相沉积(PVD)腔室。示例性材料层或材料化合物可包括但不限于掺杂或未掺杂的半导体材料或化合物，半导体材料或化合物选自由硅、锗、SixGe1-x合金、III-V族或II-VI族半导体化合物、源自II-VI族或III-V族的二元化合物、源自II-VI族或III-V族的三元化合物、源自II-VI族或III-V族的四元化合物或上述物质混合物或上述物质组合物所组成的群组。
工艺200始于操作202：提供基板至设在处理腔室(例如图1的低压腔室102)内的基板支撑件上。基板可经预清洗工艺，以于进入处理腔室前，移除原生氧化物或其他不当污染物。例如，基板可在低于约100℃的温度下接触含氟远程等离子体，以由基板上的原生氧化物层形成升华物层，接着可升高基板温度至高于约100℃，以移除升华物层。基板亦可或可选地可接触溶液、蒸汽或等离子体中的HF，以自基板移除氧化物。
通常，在此所用“基板”一词指可由任何天生具一些导电能力的材料或可改质以提供导电能力的材料所形成的物体。在此所用“基板表面”一词指供材料放置于上或可进行能量处理的任何基板表面。应理解基板表面可含有特征结构，例如晶体管结、过孔、触点、接线或任何其他互连刻面，例如垂直或水平互连。在图2所示的一个实施方式中，基板表面可包括超过一个的材料，例如露出的单晶硅表面区域和覆盖上介电材料(例如氧化物或氮化物层)的特征结构。
处理腔室可修改成适合在基板表面待进行的工艺的预定温度和压力。在本发明的不同实施方式中，在整个蚀刻-沉积循环工艺中，处理腔室可维持为一致温度。如后所详述，利用出自辐射源的光能促使蚀刻工艺比沉积工艺更易进行(反之亦可)，可通过开启及关闭辐射源，使处理腔室在低温下在蚀刻模式与沉积模式之间快速转换。因此可在不牺牲材料层生长速率的情况下，减少热预算。在一个实例中，处理腔室可维持为低于约750℃的一致温度，例如约250℃至约650℃之间，例如约300℃至约600℃之间。适当温度取决于用于沉积及/或蚀刻材料层的特定前驱物。处理腔室可维持为约1托至约450托的压力，例如用于沉积工艺为约5托至约20托，或用于蚀刻工艺为约250托至约400托。
在操作204中，引入前驱物气体至处理腔室内。前驱物气体可为气态前驱物。若有需要，可将液体分配于旋转基板，以另外或替代使用液态前驱物。若沉积与蚀刻前驱物气体为惰性且彼此化学相容，则可如一或多种沉积前驱物气体与一或多种蚀刻前驱物气体的气体混合物般引入前驱物气体。或者，可经由不同的气体入口同时引入一或多种沉积前驱物气体和一或多种蚀刻前驱物气体至处理腔室内，以免在进入处理腔室前，前驱物气体过早或不当反应。
在希望有掺杂含硅化合物层的实施方式中，例如掺杂的硅锗碳(SiGeC)，沉积前驱物气体含有硅源(例如硅烷)、载气(例如N2)、锗源(例如GeH4)和碳源(例如SiH3CH3)。沉积前驱物气体可进一步含有掺杂剂化合物(例如PH3)，以提供掺杂剂源。蚀刻前驱物气体可含有蚀刻剂(例如Cl2或HCl)。若蚀刻前驱物气体是和沉积前驱物气体分开引入，则可伴随蚀刻前驱物气体共同流入载气(例如N2)。氯可增强选择性外延生长工艺。故在一些情况下，HCl用作蚀刻前驱物气体，氯或氯基气体可另流入处理腔室，以增强选择性外延生长工艺。在所述实施方式中，通过使基板接触反应Cl物种，反应Cl物种将与生长膜反应而形成挥发性SiCl4与GeCl4物种，以蚀刻膜。实际上，沉积在周围材料上的膜蚀刻速率远比外延生长于露出单晶硅上的膜蚀刻速率快得多。这两种机制结合可于露出单晶硅上产出预定外延膜，并且在周围材料上则很少或没有膜形成。
在操作206中，利用出自热源(例如图1的加热模块106及/或基板支撑件104)的热能，在适当温度下热活化沉积前驱物气体中的分子，以在基板表面上反应及外延沉积掺杂的含硅化合物层(例如掺杂的SiGeC化合物)。就包括露出单晶硅表面区域与覆盖上介电材料的特征结构的基板表面而言，掺杂的SiGeC化合物外延层形成于基板的单晶表面上，而掺杂的SiGeC化合物无定形或多晶层则形成在基板的特征结构上且特征结构覆盖上介电材料。在操作206期间活化沉积前驱物气体时，出自热源的热能小于蚀刻前驱物气体热解所需的最小值。因此，仅有热能并无法活化蚀刻前驱物气体中的分子。例如，硅烷可在约500℃下热分解，而氯(Cl2)的活化温度需要约600℃，才能做为有效蚀刻剂。
在操作208中，利用热能且在和沉积工艺一样的温度下加热基板时，开启辐射源(例如图1的辐射源118)，以经选择以促进或活化蚀刻前驱物气体中的一些或大部分分子的波长和功率水平来发射脉冲或连续电磁辐射。电磁辐射的发射方式使处理腔室内的沉积前驱物气体中的所有分子和蚀刻前驱物气体中的分子得从上到下及从一侧到另一侧遭辐射通量浸透。若有需要，辐射源可配合光学元件使用，光学元件将电磁辐射塑形成预定图像形状，以覆盖整个基板表面或附近的蚀刻与沉积前驱物气体，或者光学元件可使电磁辐射散布遍及整个基板表面或附近的蚀刻与沉积前驱物气体，以均匀照射整个基板表面。
辐射源的光能可小于蚀刻前驱物气体光解离所需的最小值(在无热量的情况下)。然而，辐射源应够亮来提供充足且具有足够功率与强度的光子(即光子能量够高而足以断裂前驱物气体中的键)，存于大容积中时，此将大幅减小前驱物的吸收长度。换言之，即使以偏离用于解离蚀刻前驱物气体的峰值波长(例如氯为180nm-200nm)输送辐射能，或在一些状况下，辐射源的光能不足以光解离处理腔室内的蚀刻前驱物气体中的所有分子，高亮度辐射源仍能提供若干光子，所述若干光子可为有效光解离前驱物气体中的所有分子所需的5或10倍。示例性辐射源已说明如上。用于任何给定压力(例如约1托至约450托)工艺的辐射源可为在355nm波长下发射且功率密度为约0.1mJ/cm2至约0.7mJ/cm2的UV光纤激光。一般认为这种UV光纤激光(或其他具有前述光特性的辐射源)能光解解离外延工艺常用的大多数前驱物气体。
或者，仅有辐射源的光能亦足以光解解离蚀刻前驱物气体分子。在任一情况下，结合光能和热能可使沉积反应与蚀刻反应以相对不同的反应速率同时进行。例如，蚀刻反应进行得比沉积反应快。
各种方式可适于促使蚀刻反应进行得比沉积反应快。一个可行方式为操纵蚀刻前驱物气体及/或沉积前驱物气体，使得在处理腔室中，比起沉积前驱物气体的解离物种，蚀刻前驱物气体的解离物种对特定电磁辐射波长更敏感或更快回应。例如，波长355nm的UV辐射(相当于3.50电子伏特(eV))可适当断裂蚀刻前驱物气体中的Cl2键(键解离能＝2.48eV)，但不足以断裂沉积前驱物气体中的某些SiH3CH3键(C-H键能＝4.26eV)。因此，蚀刻前驱物气体将以比沉积前驱物气体快的反应速率光解解离。电磁辐射的波长可经选择使光能足以只或实质解离蚀刻前驱物气体分子。在任一情况下，尽管蚀刻前驱物气体与沉积前驱物气体的分子均接收出自辐射源的光能和出自加热模块及/或基板支撑件的热能，但在操作208期间，在选定电磁能波长下，蚀刻反应将为主导。
在一些情况下，例如在选择性外延工艺实施方式中，沉积于基板特征结构(特征结构覆盖上介电材料)上的掺杂SiGeC化合物无定形或多晶层完全以比沉积于基板单晶表面上的掺杂SiGeC化合物外延层快的速率蚀刻。沉积与蚀刻工艺的净效果会在单晶硅表面上形成外延生长的掺杂硅锗碳，同时最小化无定形或多晶掺杂硅锗碳(若有)在覆盖有介电材料的特征结构上生长。
辐射源可为图1所述任何激光类型。在一个实施方式中，辐射源是在约190nm至约420nm的波长范围下操作的光纤束激光，例如约355nm或约365nm。为引起蚀刻反应，可以约0.1mJ/cm2至约1.0J/cm2(例如0.5mJ/cm2)之间的平均强度和约1纳秒至约100纳秒(例如约5纳秒至约50纳秒之间，例如约10纳秒)之间的短脉宽输送电磁辐射。多个这类脉冲可施加至蚀刻前驱物气体和沉积前驱物气体，脉冲间宽度为约500纳秒至约1毫秒之间，例如约1微秒至约500微秒之间，例如约100微秒。
可依需求反复进行上述操作206的沉积工艺与上述操作208的蚀刻工艺的循环，直到预定厚度的掺杂含硅化合物层(例如掺杂的SiGeC化合物)形成于基板表面上。特别地，通过开启及关闭辐射源，使工艺在蚀刻模式(操作208)与沉积模式(操作206)之间快速切换，可利用一种气体混合物(或共存于处理腔室中的沉积前驱物气体与蚀刻前驱物气体两者)在低温下，以高生长速率沉积掺杂的含硅化合物层，而不需用于沉积/蚀刻工艺的长时间的升温转变步骤和前驱物气体改变步骤，若同一腔室涉及沉积及蚀刻工艺，则所述升温转变步骤和前驱物气体改变步骤为常规方式所需。
虽然以上讨论主要涉及容积气态交互作用的光解离，以在基板上沉积材料层，但应理解辐射源的光能和前驱物气体可选择使光子主要与基板表面或前驱物气体(上述沉积前驱物气体或蚀刻前驱物气体)或二者反应。在一个实例中，可在前驱物气体中很少或零衰减(即光不与前驱物气体耦合，或换言之，前驱物气体完全透光)且在基板中为高衰减的波长下输送光能，反之亦可。当光能很少或不与前驱物气体耦合时，大部分光能将直接由基板表面吸收，因而于基板表面产生预定反应。
本发明的其他变化例包含利用沉积前驱物气体与蚀刻前驱物气体的一种气体混合物(或共存于处理腔室中的沉积前驱物气体与蚀刻前驱物气体两者)，进行蚀刻-沉积循环工艺，以在较低温下快速形成膜。例如，处理腔室可维持为所需温度范围内的恒定温度，此温度足以热解蚀刻前驱物气体或沉积前驱物气体，并且在沉积及蚀刻工艺期间全程开启辐射源。在一个实施方式中，辐射源的电磁辐射经选择以第一波长用于沉积模式，第一波长只能光解离沉积前驱物气体，或有效促进沉积前驱物气体比蚀刻前驱物气体更易光解离。辐射源的电磁辐射接着在第二波长下切换成蚀刻模式，第二波长不同于第一波长，且只能有效光解离蚀刻前驱物气体，或有效促进蚀刻前驱物气体比沉积前驱物气体更易光解离。在此实例中，两个或更多个辐射源可用于相继或同时发射两个不同波长的电磁辐射。若有需要，可以较高功率水平输送电磁辐射，以促使蚀刻工艺进行得比沉积工艺快(或相反)。在此情况下，可视待解离的前驱物气体而定，以至少1毫瓦(mW)的功率水平输送电磁辐射，例如约10mW至约100千瓦(kW)，例如约1kW至约80kW。
在另一实施方式中，在沉积模式和蚀刻模式期间，辐射源的电磁辐射可保持一样，电磁辐射的功率水平则从低切换成高或从高切换成低，以促使蚀刻工艺进行得比沉积工艺快(或相反)。故虽然结合光能和热能可使沉积前驱物气体与蚀刻前驱物气体的分子分解，但亦可依据本发明所述不同实施方式来单独改变沉积/蚀刻前驱物气体和电磁辐射的波长与功率水平，通过开启及关闭辐射源及利用一种气体混合物(或共存于处理腔室中的沉积前驱物气体与蚀刻前驱物气体两者)，可在较低温下促使蚀刻工艺以高反应速率进行得比沉积工艺快(或相反)。
虽然以上针对本发明实施方式说明，但在不脱离本发明基本范围的情况下，当可策划本发明的其他和进一步实施方式，因此本发明范围视后附权利要求书为准。

Claims (16)

1.一种在处理腔室内处理基板的方法，所述方法包含：
提供前驱物气体混合物至所述处理腔室内，其中所述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；
使所述前驱物气体混合物受到出自热源的热能作用，以在所述基板的表面上沉积第一材料层，其中所述热能小于所述前驱物气体混合物中的所述蚀刻前驱物气体热解所需的最小值；及
在所述第一材料层形成在所述基板的所述表面上后，使所述前驱物气体混合物受到出自辐射源的光能作用，所述光能与所述热能一起至少导致所述蚀刻前驱物气体的光解解离比所述沉积前驱物气体的分解更快发生，以自所述基板的所述表面蚀刻一部分的所述第一材料层。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
在自所述基板的所述表面蚀刻所述部分的所述材料层后，关闭所述辐射源；
使所述前驱物气体混合物受到所述热能作用，以在所述基板的所述表面上沉积第二材料层，其中所述热能小于所述前驱物气体混合物中的蚀刻前驱物气体热解所需的最小能量；及
在所述第二材料层形成在所述基板的所述表面上后，开启所述辐射源并使所述前驱物气体混合物受到所述热能和来自所述辐射源的所述光能作用，以至少导致所述蚀刻前驱物气体的光解解离比所述沉积前驱物气体的分解更快发生，从而自所述基板的所述表面蚀刻一部分的所述第二材料层。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述光能的波长足以光解解离所述蚀刻前驱物气体，或者所述光能的波长小于所述蚀刻前驱物气体光解所需的最小值。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述辐射源包含激光源、高亮度发光二极管(LED)源或热源。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述激光源包含固态激光、光纤激光、准分子激光、二氧化碳(CO2)激光，且所述激光源在10nm至420nm之间的紫外线(UV)波长范围产生输出。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述辐射源输送多个电磁辐射脉冲，所述脉冲的能量水平为0.1mJ/cm2至1.0J/cm2之间，脉宽为1纳秒至100微秒之间。
7.一种在处理腔室内处理基板的方法，所述方法包含：
流入沉积前驱物气体和蚀刻前驱物气体至所述处理腔室内；
使所述处理腔室维持在足以实质热分解所述沉积前驱物气体的温度，其中所述处理腔室的所述温度低于所述蚀刻前驱物气体热解所需的最小温度；
将第一电磁辐射从辐射源导向所述基板的表面，所述电磁辐射的第一波长和第一功率水平经选择以促进所述沉积前驱物气体比所述蚀刻前驱物气体更易热解解离，以在所述基板的所述表面上沉积材料层；及
将第二电磁辐射从所述辐射源导向所述基板的所述表面，所述电磁辐射的第二波长和第二功率水平经选择以促进所述蚀刻前驱物气体比所述沉积前驱物气体更易光解解离，其中所述第二波长和所述第二功率水平不同于所述第一波长和所述第一功率水平。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述辐射源包含激光源、高亮度发光二极管(LED)源或热源。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长选自400nm至1000nm之间或介于190nm与420nm之间的范围。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述第一电磁辐射和所述第二电磁辐射以多个脉冲输送，所述脉冲的能量水平为0.1mJ/cm2至1.0J/cm2之间，脉宽为1纳秒至100微秒之间。
11.一种基板处理系统，包含：
处理腔室，所述处理腔室具有设置在所述处理腔室中的基板支撑件；
耦接至所述处理腔室的气体供应器，所述气体供应器从一或多个气源提供前驱物气体混合物至所述处理腔室内，其中所述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；
热式加热模块，用以将热能耦合至所述前驱物气体混合物及使所述处理腔室维持在足以实质热分解所述沉积前驱物气体的温度，其中所述热能单独低于所述前驱物气体混合物中的所述蚀刻前驱物气体热解所需的最小能量；及
激光源，用以发射激光能量至所述前驱物气体混合物，所述激光能量和所述热能一起至少导致所述蚀刻前驱物气体的光解解离比所述沉积前驱物气体的分解更快发生。
12.如权利要求11所述的基板处理系统，其中所述激光能量足以光解解离所述蚀刻前驱物气体、或小于所述蚀刻前驱物气体光解解离所需的最小能量。
13.如权利要求11所述的基板处理系统，其中所述激光能量具有在10nm至500nm之间的紫外线(UV)波长范围的波长。
14.如权利要求11所述的基板处理系统，其中所述激光源进一步包括：
光学部件，所述光学部件将所述激光能量投射成预定图像形状。
15.一种在处理腔室内处理基板的方法，所述方法包含：
提供前驱物气体混合物至所述处理腔室内，其中所述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；
使所述前驱物气体混合物受到热能作用，以在所述基板的表面上沉积第一材料层，其中所述热能小于所述前驱物气体混合物中的所述蚀刻前驱物气体分解所需的最小能量；及
在所述第一材料层形成在所述基板的所述表面上后，使所述前驱物气体混合物受到所述热能和出自辐射源的第一光能作用，以自所述基板的所述表面蚀刻至少一部分的所述第一材料层，其中所述第一光能单独小于所述蚀刻前驱物气体的光解解离所需的最小值，并且所述第一光能和所述热能的组合至少导致所述蚀刻前驱物气体的光解解离比所述沉积前驱物气体的分解更快发生。
16.如权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括：
在自所述基板的所述表面蚀刻至少一部分的所述第一材料层后，关闭所述辐射源；
使所述前驱物气体混合物受到热能作用，以在所述基板的表面上沉积第二材料层，其中所述热能小于所述前驱物气体混合物中的所述蚀刻前驱物气体热解所需的最小能量；及
在所述第二材料层形成在所述基板的所述表面上后，使所述前驱物气体混合物受到所述热能和出自所述辐射源的第二光能作用以自所述基板的所述表面蚀刻至少一部分的所述第二材料层，其中所述第二光能单独小于所述蚀刻前驱物气体的光解解离所需的最小值，并且所述第二光能与所述热能的组合至少导致所述蚀刻前驱物气体的光解解离比所述沉积前驱物气体的分解更快发生。
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