[发明专利]具有多个等离子体反应区域的包括多个处理平台的等离子体反应室

说明书

【技术领域】

本发明涉及等离子体反应室，或者更确切地说，涉及用于制造微型芯片、LCD面板、太阳能电池等的等离子体反应室。 

【背景技术】

如今，已有多种等离子体反应室用于制造各种半导体晶片、LCD面板基板、太阳能电池等。这些反应室可以根据在其等离子体所产生的位置不同而分为三类。第一类等离子体反应室的等离子体生成区与等离子参与反应区(即，晶片放置区，于其内等离子在晶片表面进行工艺处理)同位，因而称为“同位等离子体反应室”(in situ plasma chamber)，在这种反应室中，等离子体直接产生于待处理的基片之上并直接与基片接触，由于此特性，该反应室有时也被称为“直接等离子体反应室”(direct plasma chamber)。此类反应室的一个例子可以在美国专利4,123,316中的背景技术中找到。此类反应室通常运用于直接利用等离子体对基片进行处理的场合。第二类等离子体反应室的等离子体在远离反应室的外面产生，并通过一根导管将等离子体的粒子(plasma species)引入到放有待处理基片的反应室中，此种情形下，等离子体生成区远离等离子参与反应区，因而称为“远程等离子体 反应室”(remote plasma chamber)。此类反应室的例子有：公布于1993年的德国专利申请DE 19914132559和美国专利4,138,306。此类反应室通常用于利用等离子体清洗反应室的场合，但它也可以用于对基片进行处理。第三类等离子体反应室虽然也在反应室内部产生等离子体，但是在等离子体产生区和等离子参与反应区间设有分隔装置将它们相邻地分隔开。在此方式下，产生的等离子体不能与被处理的基片直接接触，但来自等离子体的粒子(species)可以通过该分隔装置上的一些通道流向被处理的基片从而参与反应，在该种设置下，等离子体产生区和等离子参与反应区为分立设置、但相邻的两个区，因而称为“相邻等离子体反应室”(quasi-remote plasmachamber)。此类反应室的例子有关国专利4,123,316和6,192,828。相邻等离子体反应室在具体实现时也可以不用分隔装置，而只是简单将等离子发生源放置到远离基片所在区域的位置即可。如美国专利4,232,057中所述。 

远程等离子体辅助化学气相沉积(remote plasma-assisted chemicalvapor deposition)是远程等离子体反应室技术的一个应用。它通常可用于在较低温度下沉积产生薄膜，并能产生高品质的薄膜，如计量薄膜(stoichiometric film)，并可通过控制气相反应路径和通过选择合适的等离子体激发源来产生需要的气体粒子来保证薄膜较高的一致性。由于基片远离等离子辉光区域(plasma glow region)，等离子体对基片的损坏可以被避免。然而，由于较低的离子轰击以及自由基的衰减降低了气体的解离反应，从而导致沉积速率较低。相邻等离子体化学气相沉积可以通过增加自由基密度，例如缩短从等离子体到达晶片的路径长度从而避免自由基的衰减，来提高沉积速率同时又可保持上述优势。 

另一方面，在某些情况下成膜过程中也需要用到直接等离子体，例如，当需要特殊的薄膜属性(如高压缩应力要求)时。由于直接等离子体具有强大的离子轰击效应，此类薄膜属性可以通过同位等离子体实现。此外，为了有效地对基片或沉积的薄膜表面进行等离子体处理，以提高其界面粘附性能和薄膜稳定性能从而提高大多数铜互连工艺器件的可靠性，需要用到直接等离子体，因为其具有高的自由基密度和离子密度。此外，同位等离子体在用于高含碳材料的化学气相沉积反应室清洗时具有比远程等离子体更高的效率。 

从上述分析中我们看到，互相冲突的工艺处理要求导致了看起来互不兼容的反应室设计。有些工艺处理要求在远离基片的远端产生等离子体，而另一些则要求等离子体产生后能够接触基片。因此我们需要一个反应室，既具有产生相邻等离子体的能力也具有产生直接等离子体的能力。此设计不仅可以用于形成具有令人满意的特性的薄膜，也可以用于等离子体处理，从而可以提高半导体器件的可靠性和实现有效的反应室清洗。 

如希望获得更加详细的相关信息，请参考以下资料：US5,648,175、US6,124,003、US6,192,828、US6,245,396、US6,892,669、US6,427,623、US6,886,491、US6,499,425、JP53-91664、JP2601127、JP11-12742、JP53-91663、JP53-91665以及JP53-91667。 

【发明内容】