[发明专利]等离子体反应器容器和组件、和执行等离子体处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够用于对基板执行等离子体沉积的等离子体反应器容器，等离子体反应器容器包括三个电极以及基板载体，基板载体配置为保持基板，以使得基板上和下表面的大部分保持未被基板载体或者等离子体反应器容器的任何其他部分触摸。还提供了等离子体反应器组件和执行等离子体处理的方法。

背景技术

图1图示常规的等离子体电容器处理反应器100。第一平面电极包括面对基板11的金属板2。第一电极2经由入口3被馈送有RF电压，并且被接地衬里4包围。现代的PECVD反应器将其工艺气体递送通过第一电极，如由分布的箭头99表示的。平行板电容器的第二电极为金属背板8，在其上，基板11放置为通过它的面1与第二电极8接触。如图1所示，基板11可以插入在背板8中提供的凹陷10中，使得基板11的所暴露的表面11’保持与暴露于等离子体5的背板8的表面明显平面连续性。凹陷10允许保持等离子体边界没有几何台阶，虽然在许多PECVD处理工具中，基板仅仅平放在有时称为感受器（在其被提供有热量时）或夹盘（在其迫使晶片变平时）的平坦的背板上。背板8经由连接器9电连接至地。RF入口3和连接器9可以颠倒。实际上，在确保电极2、8之间的电势差的条件下，存在关于在电极2、8两者上馈送RF功率的地方的自由度。对于大多数常规的等离子体处理，所递送的RF功率处于13.56MHz的标准频率，但存在对于基于硅的PECVD使用更高频率（比如说高达100MHz）的趋势。等离子体5由低压背景气的电离小部分制成。对于PECVD沉积来说，该等离子体由反应气体制成。等离子体5位于等离子体电容器间隙的中心区。大致上，在称为等离子体电势（其本身为DC分量和RF分量的叠加）的单个给定电压下，等离子体厚板（slab）5可以认为是导电块。在等离子体边界6、7或鞘内，等离子体自由电子密度急剧下降并且，在第一次序处（at first order），等离子体边界6、7可以认为是由RF电流以电容方式跨过的空的非导电层。在经典设计中，基板11正放置为与背板8接触并且基板1的背面与背板电极8之间的间隔实质上为零。辛亏该接触，基板11的RF电压基本上与背板8的相邻表面上的电压相同。其在此暗示，与跨基板的RF电流相关联的额外阻抗实际上可忽略。在间隔界面1处的该机械接触提供了设定在鞘6的边界处的电压的良好连续性。然而，由于该接触，基板背面实际上在若干区域与背板8摩擦接触。

因为器件性能对于界面污染的敏感性，标准处理技术在于在基板进入低压工艺系统的加载锁定之前，仔细地清洗该基板（湿法工艺）。在大气传输期间，基板可以通过如在US496976中描述的无接触拾取装置利用伯努力（Bernoulli）效应来处理，或者通过仅在位于基板的恰好的边缘上的有限区域中（接触区域对于有源器件是禁止的）抓取基板来处理。在基板处于低压处理设备内部时并且在其暴露于RF等离子体时，标准实践是将基板放置在金属对面板上以便仔细地设定基板背面的电压。实际上，在等离子体电容器中，RF电流横向流至平行的电极平面并且必须提供接地电极和用于RF电流横穿基板的返回路径。困难之处在于，基板背面表面与对面板之间的物理接触足以污染基板，从而传输化学污染物或颗粒。该污染物可以危害基板背面的任何进一步的处理。在这一点上，存在两个选项，第一个是在涂覆一面之后将基板拿回到大气、翻转基板、彻底清洗背面并且再次加载在低压系统中以进一步处理基板的另一面。由于真空处理具有与在加载锁定操作加上加热/冷却和除气中所消耗的时间有关的显著进入成本，这样具有两次在真空系统中通过的工艺顺序意味着高生产成本。第二个解决方案在于接受背面污染的风险以及可能降级的器件性能。在晶片顶面上的沉积同时将其放置在背板上之后，生产工具的内部处理系统翻转晶片并且继续对于晶片的另一面的工艺。这是如EP2333814中描述的工艺顺序。应注意，翻转诸如薄硅晶片的易碎材料切片在破损的概率方面是相当危险的。该破损风险的主要原因之一是由于缺少大气振动阻尼。