KR102161241B1 - 펄스형 광-여기된 증착 및 에칭을 위한 장치 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 프로세싱 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법들을 제공한다. 일 실시예에서, 방법은, 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계 ― 전구체 가스 혼합물은 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―, 기판의 표면 상에 재료 층을 증착하기 위해, 전구체 가스 혼합물이 열 소스로부터의 열 에너지를 받게하는 단계 ― 열 에너지는 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소치 미만임 ―, 및 재료 층이 기판의 표면 상에 형성된 후에, 전구체 가스 혼합물이 복사 소스로부터의 광자 에너지를 받게 하는 단계를 포함하며, 광자 에너지는, 증착 전구체 가스에 비하여 에칭 전구체 가스의 광분해 해리를 촉진하고, 기판의 표면으로부터 재료 층의 부분을 에칭하도록 선택된 파워 레벨 및 파장을 갖는다.

Description

펄스형 광-여기된 증착 및 에칭을 위한 장치 및 방법들{APPARATUS AND METHODS FOR PULSED PHOTO-EXCITED DEPOSITION AND ETCH}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로, 기판들을 열적으로 프로세싱하는 방법들에 관한 것이고, 더 상세하게는, 기판 상의 층의 펄스형(pulsed) 레이저 광-여기된(photo-excited) 에칭 및 증착을 위한 방법들에 관한 것이다.
[0002] 증착 및 에칭 프로세스들은 일반적으로, 원하는 형상들 및 두께로의 재료들의 선택적인 증착을 달성하기 위해 반도체 프로세싱에서 사용된다. 전형적으로, 온도, 압력, 유량들, 및 프로세스 가스들의 조성들은, 증착으로부터 에칭으로 또는 그 역으로 변화시키기 위해, 프로세스 동안에 변화된다. 그러한 변화들은 전형적으로, 발생하는 것이 느리고, 간헐적인(intermittent) 케미스트리들 및 조성들을 초래하는 전이(transition)들을 요구한다. 반도체 디바이스들의 고용적 제조에 대한 요구들이 증가됨에 따라, 빠르고 정확한 증착/에칭 프로세스들을 위한 새로운 방법들 및 장치가 요구된다.
[0003] 본 발명의 실시예들은, 기판 상의 층의 펄스형 레이저 광-여기된 에칭 및 증착을 위한 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계 ― 전구체는 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―, 실질적으로 증착 전구체 가스를 열적으로 분해(decompose)시키기에 충분한 온도에서 프로세싱 챔버를 유지하는 단계 ― 프로세싱 챔버의 온도는 에칭 전구체 가스의 열분해(pyrolysis)에 대해 요구되는 최소치 미만임 ―, 및 기판의 표면에서의 또는 기판의 표면 근처에서의 전구체 가스 혼합물에 전자기 복사를 방출하는 복사 소스를 턴 온 및 오프시킴으로써, 증착 프로세스 및 에칭 프로세스 사이클들을 교번하여 수행하는 단계를 포함한다.
[0004] 다른 실시예에서, 방법은, 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계 ― 전구체 가스 혼합물은 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―, 기판의 표면 상에 재료 층을 증착하기 위해, 전구체 가스 혼합물이 열 소스로부터의 열 에너지를 받게 하는 단계 ― 열 에너지는 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소치 미만임 ―, 및 재료 층이 기판의 표면 상에 형성된 후에, 전구체 가스 혼합물이 복사 소스로부터의 광자 에너지를 받게 하는 단계를 포함하며, 광자 에너지는, 증착 전구체 가스에 비하여 에칭 전구체 가스의 광분해 해리(photolytic dissociation)를 촉진하고, 기판의 표면으로부터 재료 층의 부분을 에칭하도록 선택된 파워 레벨 및 파장을 갖는다.
[0005] 하나의 다른 실시예에서, 방법은, 프로세싱 챔버 내로 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 동시에 유동시키는 단계, 실질적으로 증착 전구체 가스를 열적으로 분해시키기에 충분한 일정한 온도에서 프로세싱 챔버를 유지하는 단계 ― 프로세싱 챔버의 온도는 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소치 미만임 ―, 복사 소스로부터 기판의 표면을 향하여 제 1 전자기 복사를 지향시키는 단계 ― 전자기 복사는 증착 전구체 가스의 열분해 해리를 촉진하도록 선택된 제 1 파워 레벨 및 제 1 파장을 가짐 ―, 및 복사 소스로부터 기판의 표면을 향하여 제 2 전자기 복사를 지향시키는 단계를 포함하며, 전자기 복사는 에칭 전구체 가스의 광분해 해리를 촉진하도록 선택된 제 2 파워 레벨 및 제 2 파장을 갖는다.
[0006] 또 다른 실시예에서, 기판 프로세싱 시스템이 제공된다. 시스템은, 기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 갖는 프로세싱 챔버, 하나 또는 그 초과의 가스 소스들로부터 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 가스 공급부 ― 전구체 가스 혼합물은 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―, 기판을 가열하고, 기판의 표면 상에 재료 층을 증착하기 위해, 실질적으로 증착 전구체 가스를 열적으로 분해시키기에 충분한 온도에서 프로세싱 챔버를 유지하는 가열 모듈 ― 프로세싱 챔버의 온도는 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소치 미만임 ―, 및 기판의 표면에서의 또는 기판의 표면 근처에서의 전구체 가스 혼합물에 전자기 복사를 방출하는 복사 소스를 포함하며, 전자기 복사는, 증착 전구체 가스에 비하여 에칭 전구체 가스의 광분해 해리를 촉진하고, 기판의 표면으로부터 재료 층의 부분을 에칭하도록 선택된 파워 레벨 및 파장을 갖는다.
[0007] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은, 본 발명의 실시예들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 열적 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도를 예시한다.
[0009] 도 2는, 적어도 에칭-증착 순환 프로세스를 통해, 기판 상에 실리콘-함유 화합물 층을 선택적으로 그리고 에피택시로(epitaxially) 증착하기 위해 사용될 수 있는, 본 발명의 예시적인 프로세스를 예시한다.
[0010] 도 1은, 본 발명의 실시예들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 열적 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도를 예시한다. 아래에서 논의될 바와 같이, 열적 프로세싱 시스템(100)은, 증착 및 에칭 프로세스들이 동일한 챔버 내에서 수반되는 경우에 종래의 접근법에 의해 요구될 바와 같은, 전구체 가스들의 변경 및 관련된 전이들 없이, 증착 또는 에칭 프로세스를 위해, 열적 프로세싱 시스템(100) 내에 배치된 저 압력 챔버에서의 전구체 가스들을 신속하게, 선택적으로 보조하거나 또는 여기시키기 위해 사용될 수 있는 펄스형 복사 소스를 갖는다. 본 발명이, 도시된 바와 같은 프로세싱 챔버(100)의 구성으로 제한되지 않는다는 것이 고려되어야 하는데, 이는, 본 발명의 개념이 또한, 에칭-증착 순환 프로세스가 요구되는, 화학 기상 증착(CVD) 챔버, 원자 층 증착(ALD) 챔버, 또는 원자 층 에피택시(ALE) 챔버와 같은 다른 프로세싱 챔버들에서 활용될 수 있기 때문이다. 본 발명의 개념은 또한, 적어도 하나의 "LASE" 애플리케이션, 예컨대, 레이저와 같은 전자기 복사를 사용하는("L"), 활성화시키거나 또는 활성화를 보조하기 위해 전자기 복사를 사용하는("A"), 오브젝트의 선택적인 프로세싱 또는 표면에 대한 프로세스들을 수행하기 위해 전자기 복사를 사용하는("S"), 에피택시 또는 에칭 프로세스를 수행하기 위해 전자기 복사를 사용하는("E") 애플리케이션들을 요구할 수 있는 프로세스들에 대해 이익을 줄 수 있다. 본 발명의 개념은 또한, 증착 전구체 가스 및/또는 에칭 전구체 가스를 해리시키는 것을 돕기 위해 플라즈마를 사용하도록 요구하는 프로세스들에 대해 이익을 줄 수 있다.
[0011] 도 1의 실시예에서, 선택적인 에피택시 프로세스를 수행하기 위해 사용될 수 있는 저 압력 챔버가, 예시 목적을 위해, 논의되고 도시된다. 일반적으로, 열적 프로세싱 시스템(100)은, 적어도 하나의 가열 모듈(106) 및 기판 지지부(104)를 포함하는 저 압력 챔버(102)를 갖는다. 기판 지지부(104)는, 저 압력 챔버(102) 내에서의 막 형성 동안에 기판(108)을 지지하도록 적응된다. 저 압력 챔버는, 에피택시 챔버, CVD 챔버, 에칭 챔버, 또는 증착/에칭 챔버일 수 있다. 가열 모듈(106)은, 저 압력 챔버(102) 내에서의 에피택셜 막 형성 동안에 기판(108)을 가열하도록 적응된다. 하나 초과의 가열 모듈, 및/또는 다른 가열 모듈 위치들이 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 예컨대, 가열 모듈은, 기판이 기판 지지부(104)의 배면측(backside)으로부터 가열되도록, 기판 지지부(104)에 대해 상대적으로 아래에 그리고 기판 지지부(104) 근처에 위치될 수 있다. 어느 경우에도, 가열 모듈(106)은, 예컨대, 램프 어레이 또는 임의의 다른 적합한 가열 소스 및/또는 엘리먼트를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 기판의 가열을 보조하기 위해, 가열 엘리먼트(미도시)가 기판 지지부(104)에 제공될 수 있다. 예컨대, 가열 엘리먼트는, 기판 지지부 내에 임베딩된 저항성 가열기일 수 있다.
[0012] 열적 프로세싱 시스템(100)은 또한, 저 압력 챔버(102)에 커플링된, 배기 시스템(112) 및 가스 공급부(110), 및 저 압력 챔버(102), 가스 공급부(110), 및/또는 배기 시스템(112)에 커플링된 제어기(114)를 포함한다. 가스 공급부(110)는, 임의의 전구체 소스, 캐리어, 에천트, 도펀트, 또는 저 압력 챔버(102)에 의해 채용되는 다른 가스를 위한, 하나 또는 그 초과의 소스들 및/또는 전달 시스템들을 포함할 수 있다. 가스 공급부(110)가 저 압력 챔버(102)의 측면으로부터 측방향으로(laterally) 가스들을 제공하는 것으로 도시되어 있지만, 가스 공급부(110)는, 예컨대, 기판 지지부(104) 위와 같은 임의의 위치에 배치될 수 있다는 것이 고려된다. 배기 시스템(112)은, 저 압력 챔버(102)로부터 폐가스들(waste gasses), 반응 생성물들 등을 배기하기 위한 임의의 적합한 시스템을 포함할 수 있고, 하나 또는 그 초과의 진공 펌프들을 포함할 수 있다.
[0013] 열적 프로세싱 시스템(100)은 또한, 도 2에 대하여 아래에서 논의될 바와 같이, 기판(108)의 표면 상의 재료 층의 증착 및/또는 에칭을 위해, 저 압력 챔버(102) 내에서 가스성 전구체(들)의 활성화를 용이하게 하도록 선택된 파워 및 파장을 갖는 전자기 복사를 방출하는 복사 소스(118)를 포함한다. 복사 소스(118)는, 복사 소스(118)로부터 방출된 광이, 기판(108)의 상단 표면에서의 또는 그 상단 표면 근처에서의 실질적으로 전체 가스성 전구체(들)를 조명할 수 있도록, 임의의 적합한 위치에서 저 압력 챔버(102) 내에 위치될 수 있다. 예컨대, 복사 소스(118)는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 기판(108)과 가열 모듈(106) 사이와 같이, 저 압력 챔버(102)의 측벽 근처에 배치될 수 있다. 대안적으로, 복사 소스(118)는, 기판(108)의 상단 표면이 정상으로부터의 광에 의해 균일하게 조명되도록, 저 압력 챔버(102) 외부에서 천장(119) 근처에 배치될 수 있다. 그러한 경우에서, 복사 소스(118)는, 그 복사 소스(118)가 가열 모듈(106)에 의해 가려지지(obscured) 않도록 구성될 수 있거나, 또는 가열 모듈(106)이, 이전에 논의된 바와 같이, 다른 적합한 위치에 배치될 수 있다. 본원에서 논의되는 바와 같은 복사 소스(118)가, 에칭-증착 순환 프로세스들이 요구될 수 있는, CVD 챔버, ALD 챔버, ALE 챔버, 또는 PVD 챔버와 같은 임의의 다른 프로세싱 챔버들 내에 배치될 수 있다는 것이 고려된다.
[0014] 복사 소스(118)는, 레이저 소스, 브라이트(bright) 발광 다이오드(LED) 소스, 열 소스, 또는 이들의 조합일 수 있고, 이들 중 임의의 것이 복수의 펄스들로 또는 연속파 모드로 전달될 수 있다. 전자 빔 소스, 이온 빔 소스, 또는 마이크로파 에너지 소스와 같은 다른 타입들의 복사 소스들이 또한 고려된다. 일 실시예에서, 복사 소스(118)는 레이저 소스를 사용한다. 레이저들은, 단일 파장으로 또는 2개 또는 그 초과의 파장들로 동시에 광을 방출하도록 구성 가능할 수 있는, 파이버 레이저, 가스 레이저, 엑시머 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저 등과 같은 임의의 타입의 레이저일 수 있다.
[0015] UV 에너지를 사용하는 전구체들의 광분해 해리는 알려져 있지만, 광해리(photodissociation) 프로세스 동안의 볼류메트릭 가스 상(volumetric gas phase)에서의 커플링 효율 및 흡수 길이(absorption length)의 난제들을 극복할 광자들을 제공하기에는 충분히 밝지 않은 광 소스로 인해, 산업 가치가 제한되어 왔다. 파이버 레이저와 같은 브라이트 레이저는, 그 브라이트 레이저가 매큘러(macular) 램프와 같은 종래의 램프들과 비교하여 약 1 x 105 내지 1 x 108 더 밝기 때문에 유리하다. 브라이트 레이저 광은, 프로세스 전구체(들)를 광자 플럭스로 포화시킬 수 있는 것(즉, 프로세스 챔버의 측면에서 측면까지 그리고 상단에서 바닥까지의 프로세스 전구체 내의 모든 분자들이 조명된다)으로 관찰되었다. (예컨대, 더 짧은 파장의, 예컨대 UV 범위의 파장의 파이버 레이저를 사용하여) 정확한 파워 및 파장으로 전달되는 광자 플럭스로 프로세스 전구체(들)를 포화시키는 것은, 본 발명의 광-여기된 증착 및 에칭 프로세스의 성공에 대해 중요하고, 이는, 큰 볼륨에서의 전구체들의 광자 흡수가 증가될 수 있고, 따라서, 대응하여, 전구체들의 흡수 길이를 감소시킬 수 있기 때문이다.
[0016] 레이저 소스가 사용되는 경우들에서, 레이저들은 약 10 nm 내지 약 2,000 nm의 파장을 가질 수 있다. 다양한 예들에서, 복사 소스(118)는, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 예컨대 약 190 nm 내지 365 nm, 예를 들어, 예컨대 193 nm, 예컨대 248 nm, 예컨대 266 nm, 예컨대 355 nm, 예컨대 365 nm, 또는 예컨대 420 nm의 파장들의 자외선(UV) 범위에서의 레이저 광을 방출할 수 있다. 레이저들은, 예컨대 약 100 nsec보다 더 짧은 지속기간에서 높은 파워 레이저 복사의 짧은 펄스들로 전달될 수 있다. 레이저들은, 높은 파워로 연속파(CW) 레이저 빔 또는 준-CW 레이저 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 레이저 에너지는, 본질적으로 유니모달(unimodal)인 에너지(M2
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1)로부터 수백개 또는 수천개의 공간적 모드들을 갖는 고 모달(highly modal) 에너지(M2 > 30)까지의 범위에 있을 수 있다. 펄스형 레이저들은 펨토초 범위로부터 마이크로초 범위까지의 펄스 지속기간들을 가질 수 있다. 레이저들은, 예컨대, q-스위칭(수동 또는 능동), 게인 스위칭, 또는 모드 로킹(mode locking)에 의해 스위칭될 수 있다. 포켈스 셀(pockels cell)이 또한, 레이저에 의해 방출되는 빔을 인터럽팅(interrupting)함으로써 펄스들을 형성하기 위해, 레이저의 출력 근처에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 펄스형 레이저 프로세싱에 대해 사용가능한 레이저들은, 약 1nsec 내지 약 100 μsec의 지속기간에 대해, 약 1 mJ 내지 약 10 J의 에너지 함유량(content)을 갖는 레이저 복사의 펄스들을 생성할 수 있다.
[0017] 일 예에서, 복사 소스(118)는, 위에서 논의된 바와 같은 파장들의 자외선(UV) 범위에서 동작하는 파이버 레이저들의 다발을 사용한다. 다른 예에서, 복사 소스(118)는 Nd:YAG 레이저를 사용한다. 후자의 경우에서, Nd:YAG 레이저는, 1064 nm로 시작되어, 조명될 전구체 가스들에 따라, 532 nm로 주파수가 두배로 될 수 있거나, 또는 355 nm로 주파수가 세배로 될 수 있다. 일 실시예에서, M2가 약 500 내지 약 1000인, 펄스 당 약 5 nsec 내지 약 30 nsec의 범위에 있는 펄스들로 30 MW 내지 50 MW의 532 nm 레이저 에너지를 방출하는, 4개의 q-스위칭형 주파수-두배된 Nd;YAG 레이저들이 사용된다. 몇몇 경우들에서, 266 nm에서 동작하는, 제 4 고조파(harmonic) 또는 주파수 네배된 레이저가, 더 높은 해리 에너지를 갖는 전구체 가스들에 대해 사용될 수 있다. 복사 소스(118)는, 원하는 파워 프로파일 및 균일성, 원하는 지속기간, 및 원하는 시간 형상(temporal shape)으로 전자기 복사의 펄스들을 전달하도록 구성가능할 수 있다. 예컨대, 전자기 복사의 펄스들은, 약 1 nsec 내지 약 1 msec, 예를 들어 약 10 nsec 내지 100 nsec, 예컨대 약 50 nsec의 지속기간을 가질 수 있다. 각각의 펄스에서 전달되는 에너지는, 약 0.1 mJ/cm2 내지 1.0 J/cm2, 예를 들어 약 0.2 mJ/cm2 내지 약 0.7 mJ/cm2, 예컨대 약 0.5 mJ/cm2일 수 있다. 에너지 펄스의 반복 레이트는, 약 1 kHz 내지 약 1 MHz, 예를 들어 약 10 kHz 내지 약 250 kHz, 예컨대 약 50 kHz 내지 약 100 kHz일 수 있다.
[0018] 복사 소스(118)는, 증착 및 에칭 프로세스들을 실시하기 위해, 기판(108)의 상단 표면에서의 또는 그 근처에서의 전체 가스성 전구체(들), 및/또는 기판의 원하는 부분 또는 대부분을 커버하기에 충분한, 정사각형 또는 직사각형 형상과 같은 원하는 형상의 이미지로, 광을 형성, 포커싱, 테일러링, 및 투사(project)하기 위한 적합한 옵틱(optic)들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 옵틱들은, 복사 소스(118)로부터 분리될 수 있고, 증착 및 에칭 프로세스들을 실시하기 위해, 기판(108)의 상단 표면에서의 또는 그 근처에서의 전체 가스성 전구체(들), 및/또는 기판의 대부분을 커버하기에 충분한 원하는 형상의 이미지로, 복사 소스(118)로부터의 광을 투사하도록, 기판 지지부(104)와 가열 모듈(106) 사이의 임의의 위치에 위치될 수 있다. UV 파이버 레이저들이 복사 소스로서 사용되는 경우들에서, 파이버 레이저들은 선형 배향, 정사각형 배향, 또는 임의의 원하는 형상을 갖는 헤드 내로 집합될(gathered) 수 있고, 파이버 레이저들로부터의 광은, 전체 기판이 균일하게 조사되도록, 기판(108)에 걸쳐 UV 광을 확산시키기 위해, 마이크로-렌즈 어레이 및/또는 투사 렌즈와 같은 옵틱들을 통해 통과될 수 있다. 출력 이미지는, 프로세싱될 기판의 사이즈에 따라 조정될 수 있다. 파이버 레이저들로부터의 광이 전체 기판을 커버하지 않는 경우에, 광 소스 또는 기판은 전체 기판을 노출시키도록, 스텝핑(stepped) 또는 스캐닝될(scanned) 수 있다.
[0019] 제어기(114)는, 저 압력 챔버(102), 복사 소스(118), 가스 공급부(110), 및/또는 배기 시스템(112)의 동작을 제어하기 위해 채용될 수 있는, 하나 또는 그 초과의 마이크로프로세서들 및/또는 마이크로제어기들, 전용 하드웨어, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 제어기(114)는, 열적 프로세싱 시스템(100)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 채용하도록 적응될 수 있다. 예컨대, 제어기(114)는, 도 2의 방법들(200)을 포함하는, 본원에서 설명되는 방법들/프로세스들 중 임의의 것의 단계들 중 하나 또는 그 초과를 수행 또는 그렇지 않으면 개시할 수 있다. 그러한 단계들을 수행 및/또는 개시하는 임의의 컴퓨터 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수 있다. 본원에서 설명되는 각각의 컴퓨터 프로그램 물건은 컴퓨터에 의해 판독가능한 매체(예컨대, 반송파 신호, 플로피 디스크, 콤팩트 디스크, DVD, 하드 드라이브, 랜덤 액세스 메모리 등)에 의해 운반될 수 있다.
[0020] 도 2는, 적어도 에칭-증착 순환 프로세스를 통해, 기판 상에 실리콘-함유 화합물 층을 선택적으로 그리고 에피택시로 증착하기 위해 사용될 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세스를 예시한다. 도 2의 프로세스는, 에칭-증착 순환 프로세스가 요구될 수 있는, 화학 기상 증착(CVD) 챔버, 원자 층 증착(ALD) 챔버, 원자 층 에피택시(ALE) 챔버, 또는 물리 기상 증착(PVD) 챔버와 같은 임의의 프로세싱 챔버에 의해 다른 재료 층 또는 재료 화합물의 형성에 대해 동등하게 적용가능할 수 있다. 예시적인 재료 층들 또는 재료 화합물들은, 실리콘, 게르마늄, SixGe1-x 합금들, III-V 족 또는 II-VI 족 반도체 화합물들, II-VI 족들 또는 III-V 족들로부터의 바이너리(binary) 화합물들, II-VI 족들 또는 III-V 족들로부터의 터너리(ternary) 화합물들, II-VI 족들 또는 III-V 족들로부터의 쿼터너리(quaternary) 화합물들, 또는 이들의 혼합물들 또는 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 도핑된 또는 도핑되지 않은 반도체 재료 또는 화합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
[0021] 프로세스(200)는, 예컨대 도 1의 저 압력 챔버(102)와 같은 프로세싱 챔버 내에 배치된 기판 지지부 상에 기판을 제공함으로써, 동작(202)에서 시작된다. 기판은, 프로세싱 챔버에 진입하기 전에, 네이티브 산화물(native oxide) 또는 다른 원하지 않는 오염을 제거하기 위해, 사전-세정 프로세스를 받게 될 수 있다. 예컨대, 기판 상의 네이티브 산화물 층으로부터 승화 층을 형성하기 위해, 기판은, 약 100 ℃ 미만의 온도에서, 불소를 함유하는 원격 플라즈마에 노출될 수 있고, 그 후에, 기판의 온도는, 승화 층을 제거하기 위해, 약 100 ℃ 위로 상승될 수 있다. 기판은 또한, 또는 대안적으로, 기판으로부터 산화물들을 제거하기 위해, 용액, 증기, 또는 플라즈마 내의 HF에 노출될 수 있다.
[0022] 일반적으로, 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는, 어떤 선천적인(natural) 전기 전도 능력을 갖는 임의의 재료, 또는 전기를 전도하는 능력을 제공하도록 변형될 수 있는 재료로 형성될 수 있는 오브젝트(object)들을 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판 표면"은, 재료 또는 에너지 프로세스가 수행될 수 있는 임의의 기판 표면을 지칭한다. 기판 표면이, 트랜지스터 접합들, 비아(via), 콘택(contact), 라인, 또는 임의의 다른 인터커넥트 면(interconnect facet), 예컨대 수직 또는 수평 인터커넥트와 같은 피처(feature)들을 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 도 2에서 예시되는 일 실시예에서, 기판 표면은, 산화물 또는 질화물 층들과 같은 유전체 재료로 커버된 피처들, 및 노출된 단결정질(monocrystalline) 실리콘 표면 영역들과 같은, 하나 초과의 재료를 포함할 수 있다.
[0023] 프로세싱 챔버는, 기판 표면에 대해 수행될 프로세스에 대해 적합한 미리 결정된 온도 및 압력으로 테일러링될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 에칭-증착 순환 프로세스 전반에 걸쳐 일관된 온도로 유지될 수 있다. 아래에서 상세히 논의될 바와 같이, 증착 프로세스에 비하여 에칭 프로세스를 촉진(또는 그 역)하기 위한 복사 소스로부터의 광자 에너지의 보조에 의해, 프로세싱 챔버는, 복사 소스를 턴 온 및 오프시킴으로써, 더 낮은 온도에서, 에칭 모드와 증착 모드 사이에서 신속하게 스위칭될 수 있다. 따라서, 재료 층의 성장 레이트를 희생시키지 않으면서, 열적 예산(thermal budget)이 감소된다. 일 예에서, 프로세싱 챔버는, 약 750 ℃ 미만, 예를 들어 약 250 ℃ 내지 약 650 ℃, 예컨대 약 300 ℃ 내지 약 600 ℃의 일관된 온도로 유지될 수 있다. 적절한 온도는, 재료 층을 증착 및/또는 에칭하기 위해 사용되는 특정한 전구체(들)에 따른다. 프로세싱 챔버는, 증착 프로세스에 대해, 약 1 Torr 내지 약 450 Torr, 예컨대 약 5 Torr 내지 약 20 Torr, 또는 에칭 프로세스에 대해, 약 250 Torr 내지 약 400 Torr의 압력으로 유지될 수 있다.
[0024] 동작(204)에서, 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스가 도입된다. 전구체 가스는 가스성 전구체일 수 있다. 원하는 경우에, 부가적으로 또는 대안적으로, 회전하는 기판 내로 액체들을 확산시킴으로써, 액체 전구체가 사용될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 증착 전구체 가스들 및 하나 또는 그 초과의 에칭 전구체 가스들이 서로에 대해 비활성이고 화학적으로 양립가능한 경우에, 그러한 하나 또는 그 초과의 증착 전구체 가스들 및 하나 또는 그 초과의 에칭 전구체 가스들의 가스 혼합물로서 전구체 가스가 도입될 수 있다. 대안적으로, 하나 또는 그 초과의 증착 전구체 가스들 및 하나 또는 그 초과의 에칭 전구체 가스들은, 프로세싱 챔버에 진입하기 전의 전구체 가스들의 조기의 또는 원하지 않는 반응을 방지하기 위해, 상이한 가스 유입구들을 통해 프로세싱 챔버 내로 동시에 도입될 수 있다.
[0025] 예컨대 도핑된 실리콘 게르마늄 탄소(SiGeC)와 같은 도핑된 실리콘-함유 화합물 층이 요구되는 일 실시예에서, 증착 전구체 가스는, 실리콘 소스(예컨대, 실란), 캐리어 가스(예컨대, N2), 게르마늄 소스(예컨대, GeH4), 및 탄소 소스(예컨대, SiH3CH3)를 함유할 수 있다. 증착 전구체 가스는, 도펀트의 소스를 제공하기 위해, 도펀트 화합물(예컨대, PH3)을 더 함유할 수 있다. 에칭 전구체 가스는 에천트(예컨대, Cl2 또는 HCl)를 함유할 수 있다. 에칭 전구체 가스가 증착 전구체 가스와 별개로 도입되는 경우에, N2와 같은 캐리어 가스가 에칭 전구체 가스와 동시에 유동될 수 있다. 염소는 선택적인 에피택셜 성장 프로세스를 향상시킬 수 있다. 따라서, HCl이 에칭 전구체 가스로서 사용되는 몇몇 경우들에서, 선택적인 에피택셜 성장 프로세스를 향상시키기 위해, 염소 또는 염소-계 가스가 부가적으로, 프로세싱 챔버 내로 유동될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 실시예에서, 반응성 Cl 종에 기판을 노출시킴으로써, 반응성 Cl 종이, 성장하는 막과 반응할 것이며, 그에 의해, 휘발성 SiCl4 및 GeCl4 종을 형성하여, 막을 에칭한다. 실제로, 주변의 재료들 상에 증착된 막의 에칭 레이트는, 노출된 단결정질 실리콘 상에 에피택시로 성장하고 있는 막의 에칭 레이트보다 훨씬 더 빠르다. 이러한 2개의 메커니즘들은 결합하여, 노출된 단결정질 실리콘 상에 원하는 에피택셜 막을 발생시키고, 주변의 재료들 상에는 막이 거의 또는 전혀 없게 한다.
[0026] 동작(206)에서, 증착 전구체 가스에서의 분자들은, 반응하고, 기판 표면 상에, 예컨대 도핑된 SiGeC 화합물과 같은 도핑된 실리콘-함유 화합물 층을 에피택시로 증착하기 위해, 열 소스(예컨대, 도 1의 가열 모듈(106) 및/또는 기판 지지부(104))로부터의 열 에너지를 사용하여, 적절한 온도에서 열적으로 활성화된다. 유전체 재료로 커버된 피처들 및 노출된 단결정질 실리콘 표면 영역들을 포함하는 기판 표면에 대해, 도핑된 SiGeC 화합물의 에피택셜 층은 기판의 단결정질 표면 상에 형성되는 한편, 도핑된 SiGeC 화합물의 비정질 또는 다결정질 층은 유전체 재료로 커버된, 기판의 피처들 상에 형성된다. 동작(206) 동안에, 증착 전구체 가스가 활성화되면서, 열 소스로부터의 열 에너지는 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소치 미만이다. 따라서, 열 에너지 단독으로는 에칭 전구체 가스에서의 분자들을 활성화시키지 않을 수 있다. 예컨대, 실란은 약 500 ℃에서 열적으로 분해될 수 있는 한편, 염화물(Cl2)은, 유효한 에천트로서 작용하기 위해 약 600 ℃의 활성화 온도를 요구한다.
[0027] 동작(208)에서, 증착 프로세스와 동일한 온도에서 열 에너지를 사용하여 기판이 가열되면서, 에칭 전구체 가스에서의 일부 또는 대부분의 분자들을 촉진하거나 또는 활성화시키도록 선택된 파워 레벨 및 파장으로 펄스형 또는 연속적인 전자기 복사를 방출하기 위해, 복사 소스(예컨대, 도 1의 복사 소스(118))가 스위칭 온된다. 전자기 복사는, 상단에서 바닥까지 그리고 측면에서 측면까지의 프로세싱 챔버 내의 증착 전구체 가스의 모든 분자들 및 에칭 전구체 가스의 분자들이 복사 플럭스로 포화되도록 하는 방식으로 방출된다. 원하는 경우에, 복사 소스는, 전체 기판 표면에서의 또는 그 근처에서의 에칭 및 증착 전구체 가스들을 커버하는 원하는 이미지 형상으로 전자기 복사를 형성하는 옵틱들과 함께 사용될 수 있거나, 또는 옵틱들은, 전체 기판 표면이 균일하게 조사되도록, 전체 기판 표면에서의 또는 그 근처에서의 에칭 및 증착 전구체 가스들에 걸쳐 전자기 복사를 확산시킬 수 있다.
[0028] 복사 소스의 광자 에너지는, (열의 부재 시에) 에칭 전구체 가스의 광해리에 대해 요구되는 최소치 미만일 수 있다. 그러나, 복사 소스는, 큰 볼륨에 존재하는 경우의 전구체들의 흡수 길이를 상당히 감소시키게 될 충분한 파워 및 세기를 갖는 풍부한 광자들(즉, 광자들은 전구체 가스에서의 결합들을 파괴시킬 정도로 충분히 에너제틱하다)을 제공할 정도로 충분히 밝아야 한다. 즉, 복사 에너지가, 염소와 같은 에칭 전구체 가스의 해리를 위한 피크 파장들(180 nm 내지 200 nm)을 벗어나는 파장으로 전달된다고 하더라도, 또는 몇몇 상황들에서, 복사 소스의 광자 에너지가, 프로세싱 챔버 내의 에칭 전구체 가스에서의 분자들의 전체 볼륨을 광해리하기에 충분하지 않을 수 있다고 하더라도, 브라이트 복사 소스는 여전히, 전구체 가스에서의 분자들의 전체 볼륨의 유효한 광해리에 대해 요구되는 것보다 5 또는 10배 더 많을 수 있는 광자들의 수를 제공하는 것이 가능할 것이다. 예시적인 복사 소스들이 위에서 논의된다. 에컨대 약 1 Torr 내지 약 450 Torr의 임의의 주어진 압력에서의 프로세스를 위한 하나의 유용한 복사 소스는, 약 0.1 mJ/cm2 내지 약 0.7 mJ/cm2의 파워 밀도 및 355 nm 파장으로 방출되는 UV 파이버 레이저일 수 있다. 그러한 UV 파이버 레이저(또는 이전에 논의된 바와 같은 광 특성들을 갖는 다른 복사 소스)는, 에피택시 프로세스에서 일반적으로 사용되는 대부분의 전구체 가스들을 광분해로 해리시킬 수 있는 것으로 생각된다.
[0029] 대안적으로, 복사 소스의 광자 에너지 단독으로, 에칭 전구체 가스의 분자들을 광분해로 해리시키기에 충분할 수 있다. 어느 경우에도, 열 에너지와 광자 에너지의 조합은, 증착 반응 및 에칭 반응이, 비교적 상이한 반응 레이트들로 동시에 발생하게 할 수 있다. 예컨대, 에칭 반응은 증착 반응보다 더 빠르게 발생할 수 있다.
[0030] 다양한 접근법들이, 에칭 반응이 증착 반응보다 더 빠르게 발생하게 하도록 적응될 수 있다. 하나의 가능한 방식은, 프로세싱 챔버에서, 에칭 전구체 가스의 해리된 종이, 증착 전구체 가스의 해리된 종보다, 특정한 파장의 전자기 복사에 대해 더 민감하거나 또는 반응적이도록, 에칭 전구체 가스 및/또는 증착 전구체 가스를 조작하는 것이다. 예컨대, (3.50 eV에 대응하는) 355 nm의 파장에서의 UV 복사는, 에칭 전구체 가스에서의 Cl2의 결합들(결합 해리 에너지 = 2.48 eV)을 파괴시키기에 적절할 수 있지만, 증착 전구체 가스에서의 SiH3CH3에서의 특정 결합들(C-H 결합 에너지 = 4.26 eV)을 파괴시키기에는 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 에칭 전구체 가스는, 증착 전구체 가스보다 더 빠른 반응 레이트로 광분해로 해리된다. 전자기 복사의 파장은, 광자 에너지가, 오로지 또는 실질적으로, 에칭 전구체 가스의 분자들을 해리시키기에 충분하도록 선택될 수 있다. 임의의 경우에서, 에칭 전구체 가스 및 증착 전구체 가스 양자 모두의 분자들이, 기판 지지부 및/또는 가열 모듈로부터의 열 에너지 및 복사 소스로부터의 광자 에너지를 수용하면서, 동작(208) 동안에, 전자기 에너지의 선택된 파장에서 에칭 반응이 지배적이 된다.
[0031] 몇몇 경우들에서, 예컨대, 선택적인 에피택셜 프로세스 실시예에서, 유전체 재료로 커버된, 기판의 피처들 상에 증착된 도핑된 SiGeC 화합물의 비정질 또는 다결정질 층은, 기판의 단결정질 표면 상에 증착된 도핑된 SiGeC 화합물의 에피택셜 층보다 더 빠른 레이트로 간단히 에칭된다. 증착 및 에칭 프로세스들의 최종 결과는, 존재하는 경우에, 유전체 재료로 커버된 피처들 상의 비정질 또는 다결정질 도핑된 실리콘 게르마늄 탄소의 성장을 최소화하면서, 단결정질 실리콘 표면 상의 에피택시로 성장된 도핑된 실리콘 게르마늄 탄소를 형성한다.
[0032] 복사 소스는, 도 1에 대하여 위에서 논의된 바와 같은 임의의 타입의 레이저일 수 있다. 일 실시예에서, 복사 소스는, 약 190 nm 내지 약 420 nm, 예컨대 약 355 nm 또는 365 nm의 파장 범위에서 동작하는 파이버 레이저들의 다발이다. 에칭 반응을 실시하기 위해, 전자기 복사는, 약 1 nsec 내지 약 100 nsec, 예를 들어 약 5 nsec 내지 약 50 nsec, 예컨대 약 10 nsec의 지속기간의 짧은 펄스들에서 약 0.1 mJ/cm2 내지 약 1.0 J/cm2, 예를 들어 0.5 mJ/cm2의 평균 세기로 전달될 수 있다. 복수의 그러한 펄스들은 에칭 전구체 가스 및 증착 전구체 가스에 적용될 수 있고, 펄스들 사이의 지속기간은, 약 500 nsec 내지 약 1 msec, 예를 들어 약 1 μsec 내지 약 500 μsec, 예컨대 약 100 μsec이다.
[0033] 동작(206)에서 논의된 바와 같은 증착 프로세스와 동작(208)에서 논의된 바와 같은 에칭 프로세스의 사이클은, 원하는 두께의, 예컨대 도핑된 SiGeC 화합물과 같은 도핑된 실리콘-함유 화합물 층이 기판 표면 상에 형성될 때까지, 필요한 만큼 반복될 수 있다. 특히, 도핑된 실리콘-함유 화합물 층은, 증착 및 에칭 프로세스들이 동일한 챔버 내에서 수반되는 경우에 종래의 접근법에 의해 요구될 바와 같은, 증착/에칭 프로세스에 대한 전구체 가스 변경 단계, 및 긴 온도 램프-업(ramp-up) 전이 단계의 필요 없이, 에칭 모드(동작(208))와 증착 모드(동작(206)) 사이에서 프로세스를 신속하게 스위칭하도록, 복사 소스를 턴 온 및 오프시킴으로써, 더 낮은 온도에서, 하나의 가스 혼합물(또는, 프로세싱 챔버에서 공존되는 증착 전구체 가스와 에칭 전구체 가스 양자 모두)을 사용하여 높은 성장 레이트로 증착될 수 있다.
[0034] 위의 논의가 주로, 기판 상의 재료 층의 증착을 위한 볼류메트릭 가스성 상호작용의 광해리에 관한 것이지만, 전구체 가스 및 복사 소스의 광자 에너지가, 광자들이 주로, 기판 표면, 또는 전구체 가스(위에서 논의된 바와 같은, 증착 전구체 가스 또는 에칭 전구체 가스), 또는 양자 모두와 반응하도록 선택될 수 있는 것이 고려된다. 일 예에서, 광자 에너지는, 전구체 가스에서 감쇠(attenuation)가 적거나 또는 없고(즉, 광이 전구체 가스에 대한 커플링을 갖지 않거나, 또는 다르게 말하자면, 전구체 가스가 광에 대해 완전히 투명(transparent)하다) 기판에서 감쇠가 큰, 또는 그 역의 파장으로 전달될 수 있다. 광자 에너지가 전구체 가스에 대한 커플링을 거의 또는 전혀 갖지 않는 경우에, 대부분의 광자 에너지는 기판의 표면에 의해 직접적으로 흡수될 것이고, 따라서, 기판 표면에서, 원하는 반응이 획득된다.
[0035] 에칭-증착 순환 프로세스를 위해, 증착 전구체 가스와 에칭 전구체 가스의 하나의 가스 혼합물(또는, 프로세싱 챔버에서 공존되는 증착 전구체 가스와 에칭 전구체 가스 양자 모두)을 사용하여, 더 낮은 온도에서 막을 신속하게 형성할 수 있게 하는, 본 발명의 다른 변화들이 고려된다. 예컨대, 프로세싱 챔버는, 증착 및 에칭 프로세스들 동안 계속 복사 소스가 턴 온되어 있으면서, 증착 전구체 가스 또는 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 충분한 원하는 온도 범위 사이의 일정한 온도로 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 복사 소스의 전자기 복사는, 증착 전구체 가스의 광해리에 대해서만 유효한, 또는 에칭 전구체 가스에 비하여 증착 전구체 가스의 광해리를 촉진하는데 유효한, 증착 모드에 대한 제 1 파장으로 선택될 수 있다. 그 후에, 복사 소스의 전자기 복사는, 제 1 파장과 상이하고, 에칭 전구체 가스의 광해리에 대해서만 유효한, 또는 증착 전구체 가스에 비하여 에칭 전구체 가스의 광해리를 촉진하는데 유효한 제 2 파장에서의 에칭 모드로 스위칭된다. 이러한 예에서, 2개 또는 그 초과의 복사 소스들이, 순차적으로 또는 동시에, 2개의 상이한 파장들로 전자기 복사를 방출할 수 있게 하기 위해 사용될 수 있다. 원하는 경우에, 전자기 복사는, 증착 프로세스에 비하여 에칭 프로세스를 촉진하기 위해(또는, 그 반대로), 더 높은 파워 레벨로 전달될 수 있다. 그러한 경우에, 전자기 복사는, 해리될 전구체 가스에 따라, 적어도 1 밀리와트(mW), 예를 들어 약 10 mW 내지 약 100 킬로와트(kW), 예컨대 약 1 kW 내지 약 80 kW의 파워 레벨로 전달될 수 있다.
[0036] 다른 실시예에서, 복사 소스의 전자기 복사는, 증착 프로세스에 비하여 에칭 프로세스를 촉진하기 위해(또는 그 반대로), 전자기 복사의 파워 레벨이, 낮은 레벨로부터 높은 레벨로, 또는 높은 레벨로부터 낮은 레벨로 스위칭되면서, 증착 모드 및 에칭 모드 동안에 동일하게 유지될 수 있다. 따라서, 열 에너지와 광자 에너지의 조합이, 증착 전구체 가스와 에칭 전구체 가스 양자 모두의 분자들이 분해되게 할 수 있으면서, 하나의 가스 혼합물(또는, 프로세싱 챔버에서 공존되는 증착 전구체 가스와 에칭 전구체 가스 양자 모두)을 사용하여, 복사 소스를 턴 온 및 오프시킴으로써, 더 낮은 온도에서 그리고 더 높은 반응 레이트로, 증착 프로세스에 비하여 에칭 프로세스를 촉진하기 위해(또는 그 반대로), 본원에서 논의되는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 전자기 복사의 파워 레벨 및 파장, 및 증착/에칭 전구체 가스가 개별적으로 변화될 수 있다.
[0037] 전술한 바가 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (17)

  1. 프로세싱 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    상기 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계 ― 상기 전구체 가스 혼합물은 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―;
    상기 기판의 표면 상에 제 1 재료 층을 증착하기 위해, 상기 전구체 가스 혼합물이 열 소스로부터의 열 에너지를 받게 하는 단계 ― 상기 열 에너지는 상기 전구체 가스 혼합물에서의 상기 에칭 전구체 가스의 열분해(pyrolysis)에 대해 요구되는 최소치(minimum) 미만임 ―; 및
    상기 제 1 재료 층이 상기 기판의 표면 상에 형성된 후에, 상기 전구체 가스 혼합물이 복사 소스로부터의 광자 에너지를 받게 하는 단계
    를 포함하며,
    상기 광자 에너지 및 상기 열 에너지는 함께, 상기 기판의 표면으로부터 상기 제 1 재료 층의 부분을 에칭하기 위해, 적어도, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리(photolytic dissociation)가 상기 증착 전구체 가스의 분해보다 더 빠르게 발생하게 하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재료 층의 부분이 상기 기판의 표면으로부터 에칭된 후에, 상기 복사 소스를 턴 오프(turning off)시키는 단계;
    상기 기판의 표면 상에 제 2 재료 층을 증착하기 위해, 상기 전구체 가스 혼합물이 상기 열 에너지를 받게 하는 단계 ― 상기 열 에너지는 상기 전구체 가스 혼합물에서의 상기 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소 에너지 미만임 ―; 및
    상기 제 2 재료 층이 상기 기판의 표면 상에 형성된 후에, 상기 기판의 표면으로부터 상기 제 2 재료 층의 부분을 에칭하기 위해, 적어도, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리가 상기 증착 전구체 가스의 분해보다 더 빠르게 발생하게 하도록, 상기 복사 소스를 스위칭 온(switching on)하고, 상기 전구체 가스 혼합물이 상기 복사 소스로부터의 광자 에너지 및 상기 열 에너지를 받게 하는 단계
    를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광자 에너지는, 상기 에칭 전구체 가스의 광해리(photodissociation)에 대해 요구되는 최소치 미만이거나, 또는 상기 에칭 전구체 가스를 광분해로 해리시키기 위한 파장을 갖는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복사 소스는, 레이저 소스, 브라이트(bright) 발광 다이오드(LED) 소스, 또는 열적 소스를 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저 소스는, 고체 레이저(solid state laser), 파이버 레이저(fiber laser), 엑시머 레이저(excimer laser), 이산화 탄소(CO2) 레이저 등을 포함하고, 상기 레이저 소스는 10nm 내지 420 nm의 자외선(UV) 파장 범위에서의 출력을 생성하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복사 소스는, 1 nsec 내지 100 μsec의 지속기간에 대해, 0.1 mJ/cm2 내지 1.0 J/cm2의 에너지 레벨을 갖는 전자기 복사의 펄스들을 전달하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  7. 프로세싱 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    상기 프로세싱 챔버 내로 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 유동시키는 단계;
    상기 증착 전구체 가스를 열적으로 분해(decompose)시키기 위한 온도에서 상기 프로세싱 챔버를 유지하는 단계 ― 상기 프로세싱 챔버의 온도는 상기 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소 온도 미만임 ―;
    복사 소스로부터 상기 기판의 표면을 향하여 제 1 전자기 복사를 지향시키는 단계 ― 상기 제 1 전자기 복사는, 상기 기판의 표면 상에 재료 층을 증착하기 위해, 상기 에칭 전구체 가스에 비하여 상기 증착 전구체 가스의 열분해 해리를 촉진하도록 선택된 제 1 파워(power) 레벨 및 제 1 파장을 가짐 ―; 및
    상기 복사 소스로부터 상기 기판의 표면을 향하여 제 2 전자기 복사를 지향시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 제 2 전자기 복사는, 상기 증착 전구체 가스에 비하여 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리를 촉진하도록 선택된 제 2 파워 레벨 및 제 2 파장을 갖고, 상기 제 2 파장 및 상기 제 2 파워 레벨은 상기 제 1 파장 및 상기 제 1 파워 레벨과 상이한,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복사 소스는, 레이저 소스, 브라이트 발광 다이오드 (LED) 소스, 또는 열적 소스를 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 및 상기 제 2 파장은, 400 nm 내지 1,000 nm, 또는 190 nm 내지 420 nm의 범위로부터 선택되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전자기 복사 및 상기 제 2 전자기 복사는, 1nsec 내지 100 μsec의 지속기간에 대해, 0.1 mJ/cm2 내지 1.0 J/cm2의 에너지 레벨을 갖는 복수의 펄스들로 전달되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  11. 기판 프로세싱 시스템으로서,
    기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 갖는 프로세싱 챔버;
    하나 또는 그 초과의 가스 소스들로부터 상기 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 가스 공급부 ― 상기 전구체 가스 혼합물은 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―;
    상기 전구체 가스 혼합물이 열 에너지를 받게 하기 위한, 그리고 상기 기판의 표면 상에 재료 층을 증착하기 위해 상기 증착 전구체 가스를 열적으로 분해시키는 온도에서 상기 프로세싱 챔버를 유지하기 위한 열적 가열 모듈 ― 상기 열 에너지는 상기 전구체 가스 혼합물에서의 상기 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소 에너지 미만임 ―; 및
    상기 기판의 표면에서의 또는 상기 기판의 표면 근처에서의 상기 전구체 가스 혼합물에 자외선(UV) 복사선을 방출하는 복사 소스
    를 포함하며,
    상기 UV 복사선 및 상기 열 에너지는 함께, 적어도, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리가 상기 증착 전구체 가스의 분해보다 더 빠르게 발생하게 하여, 상기 기판의 표면으로부터 상기 재료 층의 부분을 에칭하게 하는,
    기판 프로세싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 UV 복사선은, 상기 에칭 전구체 가스의 광해리에 대해 요구되는 최소치 미만이거나, 또는 상기 에칭 전구체 가스를 광분해로 해리시키기 위한 파장을 갖는,
    기판 프로세싱 시스템.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 UV 복사선은, 10 nm 내지 420 nm의 파장 범위를 갖는,
    기판 프로세싱 시스템.
  15. 삭제
  16. 프로세싱 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    상기 프로세싱 챔버 내로 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계 ― 상기 전구체 가스 혼합물은 증착 전구체 가스 및 에칭 전구체 가스를 포함함 ―;
    상기 기판의 표면 상에 제 1 재료 층을 증착하기 위해, 상기 전구체 가스 혼합물이 열 소스로부터의 열 에너지를 받게 하는 단계 ― 상기 열 에너지는 상기 전구체 가스 혼합물에서의 상기 에칭 전구체 가스의 분해에 대해 요구되는 최소 에너지 미만임 ―; 및
    상기 제 1 재료 층이 상기 기판의 표면 상에 형성된 후에, 상기 기판의 표면으로부터 상기 제 1 재료 층의 적어도 부분을 에칭하기 위해, 상기 전구체 가스 혼합물이 상기 열 에너지 및 복사 소스로부터의 제 1 광자 에너지를 받게 하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제 1 광자 에너지 단독으로는, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리에 대해 요구되는 최소치 미만이고, 상기 열 에너지와 상기 제 1 광자 에너지의 조합은, 적어도, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리가 상기 증착 전구체 가스의 분해보다 더 빠르게 발생하게 하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 재료 층의 적어도 부분이 상기 기판의 표면으로부터 에칭된 후에, 상기 복사 소스를 턴 오프시키는 단계;
    상기 기판의 표면 상에 제 2 재료 층을 증착하기 위해, 상기 전구체 가스 혼합물이 상기 열 소스로부터의 열 에너지를 받게 하는 단계 ― 상기 열 에너지는 상기 전구체 가스 혼합물에서의 상기 에칭 전구체 가스의 열분해에 대해 요구되는 최소 에너지 미만임 ―; 및
    상기 제 2 재료 층이 상기 기판의 표면 상에 형성된 후에, 상기 기판의 표면으로부터 상기 제 2 재료 층의 적어도 부분을 에칭하기 위해, 상기 전구체 가스 혼합물이 상기 열 에너지 및 상기 복사 소스로부터의 제 2 광자 에너지를 받게 하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 제 2 광자 에너지 단독으로는, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리에 대해 요구되는 최소치 미만이고, 상기 열 에너지와 상기 제 2 광자 에너지의 조합은, 적어도, 상기 에칭 전구체 가스의 광분해 해리가 상기 증착 전구체 가스의 분해보다 더 빠르게 발생하게 하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
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