專利名稱：等離子體處理裝置和等離子體處理裝置用的電極的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置中使用的電極的結構和使用該電極的等離子體處 理裝置。更詳細而言，涉及用于對因在平行平板型的電極間生成等離子體而消耗的高頻的 電場強度分布進行控制的等離子體處理裝置用的電極的結構。
背景技術：
作為通過等離子體的作用在被處理體上實施蝕刻、成膜等微細加工的裝置，電容 耦合型(平行平板型)等離子體處理裝置、感應耦合型等離子體處理裝置、微波等離子體處 理裝置等已被實用化。其中，在平行平板型等離子體處理裝置中，向相對設置的上部電極和 下部電極中的至少一個施加高頻電力，利用其電場能量使氣體被激勵而生成等離子體，利 用生成的放電等離子體對被處理體進行微細加工。隨著近年的微細化的要求，例如供給具有IOOMHz這樣比較高的頻率的電力，生成 高密度等離子體的情況是不可缺少的。所供給的電力的頻率越高，則高頻的電流因趨膚效 應(skin effect)而在電極的等離子體側的表面從端部側向中心側流動。由此，電極中心側 的電場強度比電極端部側的電場強度更高。因此，在電極中心側因生成等離子體而消耗的 電場能量，比在電極的端部側因生成等離子體而消耗的電場能量大，相比于電極的端部側， 在電極的中心側更促進氣體的電離、離解。其結果是，中心側的等離子體的電子密度隊，比 端部側的等離子體的電子密度隊高。在等離子體的電子密度隊高的電極中心側，等離子體 的電阻率較低，因此即使在相對電極上，高頻電流也集中到電極的中心側，等離子體密度不 均勻的情況更加嚴重。對應于此，為了提高等離子體密度的均勻性，提出有在電極的等離子體面的中心 部分埋設陶瓷等電介質的方案(例如，參照專利文獻1)。為了提高等離子體的均勻性，提出有將電介質形成為錐(taper)狀，使電介質的 厚度從中心向周邊變薄的方法。圖16表示對對應于平行平板型等離子體處理裝置的上部 電極的結構A D的電場強度的分布進行模擬而得的結果。作為上部電極900的結構，對以 下情況進行了模擬(A)在由鋁(Al)等金屬形成的基材905的等離子體側的表面，噴鍍形 成氧化鋁(Al2O3)、氧化釔(Y2O3)的絕緣層910的情況，(B)在基材905和910的基礎上，在 基材910的中心埋入相對介電常數(shù)ε = 10、直徑240mm、厚度IOmm的圓柱狀的電介質915 的情況，(C)將電介質915形成為錐狀(中心的厚度10mm、端部的厚度3mm)的情況，⑶將 電介質915形成為臺階狀(第一級的直徑80mm、第二級的直徑160mm、第三級的直徑240mm) 的情況。其結果是，在(A)的沒有電介質的情況下，電介質的中心部的電場強度比電極端部 的電場強度更高。參照圖17A對此進行說明。使在各條件下的電場強度的最大值為Emax 時的電場強度分布為E/Emax，可知相對于從電極900的端部側向中心側流動的高頻電流， 電極900的等離子體側的電場強度分布E/Emax在中心部變強。另一方面，在圖16(B)所示的圓柱狀的電介質915的情況下，電介質的下方的電場 強度分布E/Emax變低。參照圖17B對此進行說明，可知因電介質915的電容成分C和圖中未表示的鞘(sheath)的電容成分而產(chǎn)生分壓，電極900的中心部的電場強度分布E/Emax 降低。其中，在電介質915的端部發(fā)生電場強度分布E/Emax不均勻的情況。在圖16(C)的設置有錐狀的電介質915的情況下，從電極的端部朝向中央，電場強 度分布E/Emax的均勻性增高。參照圖17C對此進行說明，認為電容成分在電介質915的 端部比在中心部更大，因此與設置有扁平的電介質915的情況相比，在電介質915的端部， 電場強度分布E/Emax不會過度降低，能夠得到均勻的電場強度分布。在圖16(D)的設置有臺階狀的電介質915的情況下，與圖16(C)的錐狀的電介質 915的情況相比，電場強度分布E/Emax產(chǎn)生階差，但與圖16⑶的圓形的電介質915的情況 相比，能夠控制為均勻的電場強度分布。模擬的結果是，設置有錐狀的電介質時的電場強度 分布E/Emax最為均勻，因此能夠最為均勻地生成等離子體。專利文獻1 日本特開2004-363552號公報但是，在將錐狀的電介質915埋入基材905時，存在下面這樣的問題。將粘接劑、 螺絲用于電介質915與基材905的粘合。此時，基材905由鋁等金屬形成，電介質915由陶 瓷等形成，因此產(chǎn)生線熱膨脹差?？紤]此情況，必須在部件間設置適當?shù)拈g隙。在此，當電介質915為錐狀時，由于機械加工上的精度，錐部分的尺寸精度變差。 其結果是，由于熱膨脹差而發(fā)生應力集中的情況。由于接合界面的尺寸公差的偏差以及電 介質的厚度的差異而導致發(fā)生熱傳導差，這也使得發(fā)生應力集中的情況。由于該應力集中， 導致接合界面的粘接劑剝離。由于上述物質的熱膨脹系數(shù)的不同，難以進行基于熱膨脹差 的間隙管理，因此，剝離的粘接劑從間隙中流出而成為污染腔室內(nèi)的原因。另外，在噴鍍在 陶瓷等電介質915的表面的絕緣層910和噴鍍在鋁等基材905的表面的絕緣層910，由于粘 著力(adhesion)差而導致噴鍍在陶瓷表面的物質這一方容易剝離。其結果是，噴鍍在電介 質915上的物質的剝離也引起腔室內(nèi)污染的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠對生成等離子體所消耗的高頻的電場 強度分布進行控制的等離子體處理裝置和等離子體處理裝置用的電極。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種等離子體處理裝置，該 等離子體處理裝置包括處理容器，其在內(nèi)部對被處理體進行等離子體處理；第一電極和 第二電極，其在上述處理容器的內(nèi)部相互相對，且在它們之間形成處理空間；以及高頻電 源，其與上述第一電極和第二電極中的至少一個連接，向上述處理容器內(nèi)輸出高頻電力，其 中，上述第一電極和第二電極中的至少一個包括由板狀的電介質形成的基材；以及在上 述基材與等離子體之間設置的金屬的第一電阻體。由此，在高頻電流流過導電性蓋的金屬表面時，由于與位于導電性蓋的開口部的 電介質的基材相應的電容，而在高頻的能量中發(fā)生分散。由此，在以電介質形成基材的情 況下，與以金屬形成基材的情況相比，能夠以導電性蓋的開口部使高頻率的電場強度分布 下降。在此基礎上，根據(jù)本發(fā)明的電極，在上述基材與等離子體之間設置有金屬的第一電阻 體。由此，能夠通過設置第一電阻體的位置和形狀對高頻率的電場強度分布的變化的程度 進行控制。其結果是，高頻率的電流在導電性蓋的金屬表面流動，并且也在第一電阻體的表 面(表層)流動。高頻率的能量的一部分在電流流過第一電阻體時被變換為與第一電阻體
5的電阻值相應的焦耳熱，被消耗，發(fā)生與電流和電阻相應的電位分布。由此，在配置有第一 電阻體的位置，能夠使高頻率的電場強度分布逐漸下降。電極側的阻抗越大，則等離子體能夠消耗的電場能量越小。于是，根據(jù)本發(fā)明的電 極，決定導電性蓋的形狀和第一電阻體的位置、形狀，使得電極的中心側的阻抗相比于電極 的端部側的阻抗逐漸變大。例如，通過將第一電阻體圖案(pattern)化，能夠對電極下部的 電場強度進行控制，能夠生成等離子體密度隊均勻的等離子體。由此，由于沒有必要將電介質形成為錐狀，因此就機械加工來說，能夠削減成本。 另外，在現(xiàn)有技術中，由于錐形部分的尺寸公差的偏差以及電介質的厚度的差異，發(fā)生應力 集中，粘接劑、噴鍍物質剝離而成為污染腔室內(nèi)的原因。但是，根據(jù)本實施方式，沒有必要將 電介質形成為錐狀，因此能夠減少粘接劑、噴鍍物質的剝離，能夠抑制腔室內(nèi)的污染。另外，通過利用相同物質(電介質)構成大致整個電極，能夠提高均熱性，抑制應 力集中的情況。另外，在向基材噴鍍金屬時，與向基材噴鍍電介質的情況相比能夠提高緊貼 性。因此，根據(jù)本發(fā)明的電極，因為向電介質的基材噴鍍金屬的導電性蓋和第一電阻體，所 以能夠提高導電性蓋和第一電阻體、與基材的緊貼性，能夠提高高頻電力的傳輸效率。進而，如圖3(a)對參考例表示的那樣，存在如下情況當利用鋁等金屬形成電極 905的基材905a時，在氣體孔920的內(nèi)部壁面，鋁的金屬面暴露于等離子體，電場在該金屬 面集中而在氣體孔920的附近發(fā)生異常放電。因此，在基材905a為金屬時，有必要在氣體孔 920安裝由氧化鋁等電介質形成的套筒(sleeve)925，部件數(shù)量增多，成本變高。另一方面， 如圖3 (b)所示，當利用電介質形成電極的基材時，在氣體孔210的內(nèi)部壁面金屬不露出，因 此不存在發(fā)生異常放電的問題。由此，不必向氣體孔安裝套筒，能夠減少成本。還可以具備導電性蓋，該導電性蓋具有開口部，覆蓋上述基材。上述第一電阻體也可以被圖案化。 也可以設置在上述基材的等離子體側的面覆蓋上述基材的電介質蓋，上述第一電 阻體也可以埋設于上述電介質蓋。上述電介質蓋，也可以通過噴鍍、膠帶或片狀部件的貼附、離子鍍(plating)、電鍍 中的任一種方式形成。上述第一電阻體也可以具有以規(guī)定的間隔分開的多個環(huán)狀的部件或以規(guī)定的間 隔分開的多個島狀的部件。上述規(guī)定的間隔也可以被設定為，該間隔的阻抗l/Cco比上述第一電阻體的電阻 R大。在上述基材與等離子體之間還可以具有金屬的第二電阻體。上述第一電阻體與上述第二電阻體的薄層(sheet 表面)電阻值的總和也可以為 20Ω/ □ 2000 Ω / □的范圍的值。在上述分開的第一電阻體之間，也可以嵌入比上述第一電阻體的厚度更薄的第三 電阻體。也可以向上述第一電極和第二電極中的任一個供給13MHz IOOMHz的范圍內(nèi)的 等離子體生成用的高頻電力。也可以為如下方式具有上述第一電阻體的電極為上部電極，在上述第一電阻體 的被分開的部分連通氣體供給管。
上述第一電阻體也可以通過噴鍍形成。
上述第二電阻體也可以通過噴鍍形成。上述第二電阻體的噴鍍，也可以使用含有氧化鈦的復合電阻體進行。也可以采用以下方式上述第一電阻體的噴鍍，是將與上述基材的至少等離子體 空間側的面相對的面保留一部分而進行的。也可以為如下方式上述基材與從上述基材的外周面?zhèn)戎紊鲜龌?、并將上?基材固定于上述處理容器的導電體夾持部件(clamp)電連接。上述第二電阻體的薄層電阻值，也可以為20Ω/ □ 2000 Ω / □的范圍的值。上述第一電阻體的薄層電阻值，也可以為2Χ10_4Ω/ □ 20 Ω / □的范圍的值。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種等離子體處理裝置用的電 極，其通過被施加的高頻電力而由氣體生成等離子體，利用生成的等離子體對被處理體進 行等離子體處理，上述電極為第一電極和第二電極中的至少一個，該第一電極和第二電極 相互相對，在它們之間形成等離子體處理空間，等離子體處理裝置用的電極包括由板狀的 電介質形成的基材；具有開口部的、覆蓋上述基材的導電性蓋；和在上述基材與等離子體 之間設置的金屬的第一電阻體。發(fā)明的效果如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠對生成等離子體所消耗的高頻率的電場 強度分布進行控制。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式的RIE等離子體蝕刻裝置的縱截面圖。圖2是用于說明上述裝置的高頻電流的圖。圖3是表示上述裝置的氣體孔附近的圖。圖4是表示與電阻體的電阻值相應的電場強度分布的圖。圖5Α是表示設置有低電阻的電阻體的情況下的電場強度分布的圖。圖5Β是表示設置有中電阻的電阻體的情況下的電場強度分布的圖。圖5C是表示設置有高電阻的電阻體的情況下的電場強度分布的圖。圖6是表示設置有圖案化的電阻體的情況下的電場強度分布的圖。圖7是表示電阻體的圖案化的一例的圖。圖8是表示設置有第一電阻體(被圖案化的電阻體)和第二電阻體(一體型電阻 體)的情況下的電場強度分布的圖。圖9是表示設置有第一電阻體和第三電阻體(接縫電阻體)的情況下的電場強度 分布的圖。圖10是表示相對于第一電阻體(0. 5 Ω / □ )、IOOMHz使第三電阻體的厚度變化的 情況下的電場強度分布的圖。圖11是表示相對于第一電阻體(5Ω / 口 ) UOOMHz使第三電阻體的厚度變化的情 況下的電場強度分布的圖。圖12是表示相對于第一電阻體(50 Ω / 口 ) UOOMHz使第三電阻體的厚度變化的 情況下的電場強度分布的圖。
圖13是表示相對于第一電阻體(5Ω / 口)、13MHz使第三電阻體的厚度變化的情 況下的電場強度分布的圖。圖14是表示相對于第一電阻體(50 Ω / □ )、13MHz使第三電阻體的厚度變化的情 況下的電場強度分布的圖。圖15是表示使第一電阻體的中央開口的情況下的電場強度分布的圖。圖16是表示使電介質的形狀變化的情況下的電場強度分布的現(xiàn)有技術的例子。圖17A是表示無電介質和電阻體的情況下的電場強度分布的現(xiàn)有技術的例子。圖17B是表示有電介質、而無電阻體的情況下的電場強度分布的現(xiàn)有技術的例子。圖17C是表示有錐狀的電介質、而無電阻體的情況下的電場強度分布的現(xiàn)有技術 的例子。圖18是表示無導電性蓋的電極的變形例的圖。圖19是本發(fā)明的變形例的RIE等離子體蝕刻裝置的縱截面圖。圖20是包括通過噴鍍形成的電阻體的電極的截面圖。圖21是從基材的外周面?zhèn)裙潭ɑ牡膴A持部件周邊的截面圖。符號的說明10等離子體蝕刻裝置105上部電極105a、IlOa 基材105b導電性蓋105c電介質蓋105d第一電阻體105f第二電阻體105g第三電阻體110下部電極150第一高頻電源165第二高頻電源300氣體擴散部W 晶片
具體實施例方式以下參照附圖，對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。此外，在以下的說明和附圖 中，對于具有相同的結構和功能的構成要素，標注相同的符號，省略重復的說明。此外，根據(jù)以下的順序，對本發(fā)明的第一實施方式和變形例進行說明。[1]等離子體處理裝置的整體結構[2]電阻體與電場強度分布的關系[2-1]無電介質和電阻體的情況[2-2]無電阻體的情況[2-3]電阻體為低電阻的情況
[2-4]電阻體為中電阻的情況[2-5]電阻體為高電阻的情況[3]電阻體的形狀、組合與電場強度分布的關系[3-1]第一電阻體(圖案化后的電阻體)的情況[3-2]第一電阻體和第二電阻體(一體型電阻體)的情況[3-3]第一電阻體和第三電阻體(接縫電阻體)的情況[3-3-1]使頻率變化的情況下的電場強度分布[3-3-2]厚度不同電阻體(第一和第三電阻體)的電場強度分布[3-4]中央開口的第一電阻體的情況[4]變形例[1]等離子體處理裝置的整體結構首先，針對具有本發(fā)明的一個實施方式的電極的等離子體處理裝置的整體結構， 參照圖1進行說明。圖1表示將本發(fā)明的一個實施方式的電極用于上部電極的RIE等離子 體蝕刻裝置(平行平板型等離子體處理裝置)。RIE等離子體蝕刻裝置10相當于通過高頻 率的能量生成等離子體、從而對晶片W進行等離子體處理的等離子體處理裝置。RIE等離子體蝕刻裝置10，具有在內(nèi)部對從閘閥V搬入的晶片W進行等離子體處 理的處理容器100。處理容器100由徑較小的上部圓筒狀腔室IOOa和徑較大的下部圓筒狀 腔室IOOb形成。處理容器100例如由鋁等金屬形成，接地。在處理容器的內(nèi)部，上部電極105和下部電極110相對配置，由此，構成一對平行 平板電極。上部電極105具有基材105a、導電性蓋105b、電介質蓋105c和第一電阻體105d。 基材105a為例如由氧化鋁、石英等電介質(陶瓷)形成的板狀部件。導電性蓋105b具有 開口部，覆蓋基材105a。導電性蓋105b例如由鋁、碳、鈦、鎢等金屬形成。導電性蓋105b能 夠以噴鍍、帶或片狀部件的貼附、離子鍍、電鍍中的任一種方式與基材105a緊貼地形成為 數(shù)十μ m的厚度。第一電阻體105d設置于基材105a與等離子體之間。第一電阻體105d由后面敘 述的中電阻的金屬形成，該中電阻的金屬例如為鋁、碳、鈦、鎢等。第一電阻體105d為呈環(huán) 狀地分割為3部分的片裝的電阻體。該形狀為第一電阻體105d的圖案化的一例。第一電 阻體105d緊貼于基材105a的等離子體側的面上，埋設于電介質蓋105c。此外，第一電阻體 105d也可以從蓋105c露出。在上部電極105的表面，噴鍍有氧化鋁。在上部電極105貫通有多個氣體孔105e，也作為噴淋板起作用。即，從氣體供給 源115供給的氣體，在處理容器內(nèi)的氣體擴散空間S擴散后，從多個氣體孔105e被導入處 理容器內(nèi)。此外，在圖1中，僅在上部電極105的端部側設置有氣體孔105e，但當然，在中心 部側也設置有氣體孔105e。此時，以貫通基材105a、第一電介質105b、絕緣層105c和第一 電阻體105d的方式設置有氣體孔105e。下部電極110具有基材110a?；腎lOa由鋁等金屬形成，隔著絕緣層IlOb被支 撐臺IlOc支撐。由此，下部電極110成為電浮狀態(tài)。此外，支撐臺IlOc的下方部分被蓋 113覆蓋。在支撐臺IlOc的下部外周，設置有擋板120，控制氣體的流動。在基材IlOa設置有致冷劑室llOal，從致冷劑導入管110a2的導入(IN)側導入的 致冷劑，在致冷劑室IlOal內(nèi)循環(huán)，從致冷劑導入管110a2的輸出(OUT)側排出，由此將基材IlOa控制為所期望的溫度。在基材IlOa的上表面，設置有靜電吸盤機構125，在其上載置晶片W。在靜電吸盤 機構125的外周，設置有例如由硅形成的聚焦環(huán)130，起到維持等離子體的均勻性的作用。 靜電吸盤機構125具有在氧化鋁等的絕緣部件125a中設置有金屬片部件的電極部125b的 結構。在電極部125b連接有直流電源135。從直流電源135輸出的直流電壓被施加在電極 部125b，由此使得晶片W被吸附于下部電極110?；腎lOa經(jīng)第一供電線140與第一整合器145和第一高頻電源150連接。處理 容器內(nèi)的氣體，被從第一高頻電源150輸出的高頻率的電場能量被激勵(激發(fā))，利用由此 生成的放電型的等離子體對晶片W實施蝕刻處理。如圖2所示，從第一高頻電源150向下部電極110施加例如IOOMHz的高頻電力時， 由于趨膚效應，高頻電流在下部電極110的表面流通，在下部電極110的上部表面從端部向 中央部流通。由此，下部電極110的中心側的電場強度比下部電極110的端部側的電場強 度高，在下部電極110的中心側相比于端部側，氣體的電離、離解更被促進。其結果是，下部 電極110的中心側的等離子體的電子密度隊高于端部側的等離子體的電子密度隊。在等 離子體的電子密度隊高的下部電極110的中心側，等離子體的電阻率變低，因此在相對的 上部電極105，高頻電流也向上部電極105的中心側集中，等離子體密度變得更不均勻。但 是，在本實施方式的等離子體蝕刻裝置10中，在上部電極105設置有基材105a和第一電阻 體105d。由此，與第一電阻體105d的圖案相應地，在基材105a的電容成分和鞘的電容成分 產(chǎn)生分壓，消除中心部的等離子體密度高于周邊部的等離子體密度的上述現(xiàn)象，能夠實現(xiàn) 等離子體密度的均勻性。針對其機制(mechanism:原理)在后面敘述。此外，在上部電極 105的金屬面流通的高頻電流，通過處理容器100向地(地電位)流動。再次返回圖1，在從第一供電線140分叉的第二供電線155上，連接有第二匹配器 160和第二高頻電源165。從第二高頻電源165輸出的、例如3. 2MHz的高頻作為偏置電壓 用于將離子引入至下部電極110。在處理容器100的底面設置有排氣口 170，通過驅動與排氣口 170連接的排氣裝 置175，將處理容器100的內(nèi)部保持為所期望的真空狀態(tài)。在上部腔室IOOa的周圍，配置 有多極環(huán)磁鐵180a、180b。多極環(huán)磁鐵180a、180b以下述方式配置多個各向異性節(jié)段 (segment)柱狀磁鐵安裝于環(huán)狀的磁性體盒，相鄰的多個各向異性節(jié)段柱狀磁鐵彼此的磁 極的方向相反。由此，磁力線形成于相鄰的節(jié)段磁鐵間，僅在上部電極105與下部電極110 之間的處理空間的周邊部形成磁場，起到將等離子體封閉于處理空間的作用。如圖3(a)中對參考例說明的那樣，在以鋁等金屬形成電極905的基材905a時，在 氣體孔920的內(nèi)部壁面鋁的金屬面暴露于等離子體中。因此，存在電場集中于該金屬面，在 氣體孔920的附近發(fā)生異常放電的情況。為了防止這種情況，在基材905a為金屬時有必要 在氣體孔920安裝由氧化鋁等電介質形成的套筒925，于是部件數(shù)量增加，成本變高。另一 方面，如圖3(b)所示，在本實施方式的上部電極105的結構中，在氣體孔210的內(nèi)部壁面， 電介質的基材105a露出，金屬面不露出。因此，不產(chǎn)生異常放電的問題。由此，不必如現(xiàn)有 技術的情況那樣向氣體孔安裝套筒，能夠減少成本。[2]電阻體與電場強度分布的關系接著，在對設置于上部電極105的電介質的基材105a和第一電阻體105d的功能進行說明之前，對使用電介質和電阻體的電場強度的控制，參照圖4、圖5A、圖5B和圖5C進 行說明。在圖5A中，電介質305b埋入金屬基材305a中。金屬的片(sheet)狀的電阻體 305d，在電介質305b的等離子體側的面的附近埋設于電介質蓋305c中。此時，電阻體305d 對上部電極105的下部的電場強度分布施加如下的影響。為了進行證明，圖4表示發(fā)明者所 進行的模擬的結果。此外，作為模擬的條件，對于所有的模擬，均將等離子體的電阻率P設 定為1. 5Ωπι。另外，在沒有特別提及的情況下，將所供給的高頻電力的頻率設定為100MHz。 另外，在以下說明中，電阻體的薄層電阻，以片狀的電阻體的每單位面積的電阻值(Ω/口) 表不。發(fā)明者首先針對無電介質305b和電阻體305d的情況(圖17A)、電阻體305d為低 電阻(0.002Ω/口、2Ω/□)的情況、電阻體305d為中電阻(200Ω/□)的情況，電阻體 305d為高電阻(20000 Ω / 口 )的情況進行了模擬。[2-1]無電介質和電阻體的情況對不存在電介質305b和電阻體305d的電極的情況下(圖17A)的電場強度分布進 行說明。以下，以E/Emax表示各條件下電場強度的最大值為Emax時的電場強度分布。從 屬于圖4的A組的無電介質/無電阻體的情況下的模擬結果可知，對應于從上部電極900 的端部側向中心側流動的高頻電流，上部電極的下部電場強度分布E/Emax在中心部變強。[2-2]無電阻體的情況在電極僅設置有電介質915而不存在電阻體的情況(圖17B)下，與無電介質/無 電阻體的情況相比，上部電極900的中央部的電場強度分布E/Emax變低。這是因為，在采 用上述方式的情況下，在高頻電流流過上部電極900的金屬表面時，因與在上部電極900的 中心部設置的電介質915的電容對應的電容成分和鞘的電容成分而發(fā)生分壓，在電介質的 下部高頻率的電場強度發(fā)生分散。為了改善電場強度分布，如圖16(C)所示，將電介質915形成為錐狀的情況已經(jīng)被 提出，為公知的技術。此時，如圖17(C)所示，從上部電極900的端部朝向中央，電場強度分 布E/Emax的均勻性被提高。認為其原因是，因為在電介質915的端部與中心部相比電容成 分C更大，因此與設置扁平的電介質915的情況相比，在電介質915的端部電場強度分布E/ Emax不會過度降低，能夠得到均勻的電場強度分布。但是，當將電介質915形成為錐狀時，電介質相對于鋁的基材的的熱膨脹差較大， 應力集中在粘接面，此外，由于粘接界面的尺寸公差的偏差而導致發(fā)生熱傳導的不均勻，從 粘接面的間隙產(chǎn)生污染物。另外，由于電介質面與金屬面的差別而導致產(chǎn)生噴鍍的附著性 的差，噴鍍物剝離。這些成為腔室內(nèi)污染的原因，使制品的成品率下降。在此，發(fā)明者不采 用將電介質915形成為錐狀的方法，而除了采用扁平形狀的電介質305b之外，還將電阻體 305d埋入電介質蓋305c。對電阻體305d的作用和效果在以下進行說明。[2-3]電阻體為低電阻的情況在電阻體305d為低電阻(0.002Ω/口、2Ω/0)的情況下，圖4的模擬結果，成為 與無電介質和電阻體的情況相同的A組的結果。此時，如圖5A所示，高頻電流I在上部電 極105的基材305a的金屬表面從端部向中心部流動。與此同時，高頻電流I在電阻體305d 的金屬表面從端部向中心部流動。在此，從基材305a的金屬表面到電阻體305d的端部的間隔，比高頻電力的表面厚度(skin depth)小。表面厚度是指高頻電流實質上通過導體的表面部分的表層的厚度。由 此，如果如本實施方式這樣，從基材305a到電阻體305d的間隔比表面厚度小，則高頻電流I 能夠在電阻體305d的表面流動。另一方面，如果上述間隔超過表面厚度，則高頻電流I不 能夠在電阻體305d的表面流動。其中，表面厚度由下面的式子定義。δ = (2/ ω σ μ )1/2其中，ω = 2Jif(f 頻率)、σ 電導率、μ 導磁率因為電阻體305d為低電阻，所以認為電阻體305d的中心位置PC與端部位置PE為 大致等電位，流過電阻體305d的金屬表面的電流量，與流過基材305a的金屬表面的電流量 大致相同。其結果是，當從等離子體側觀察時，基材305a與電阻體305d為一體，等同于電 介質305b不存在。即，因為電介質305b被電阻體305d遮蔽，所以電介質305b的電容成分 C不能夠使高頻率的電場強度分布E/Emax下降，成為與不存在電介質305b和電阻體305d 的情況(圖17A)相同的電場強度分布E/Emax。[2-4]電阻體為中電阻的情況。另一方面，在電阻體305d為中電阻(200 Ω / □)的情況下，圖4的模擬結果為與 存在錐狀的電介質的情況(圖17C)相同的B組的結果。此時，如圖5Β所示，高頻率的電流 I在上部電極105的基材305a的金屬表面從端部向中心部流動。與此同時，高頻率的電流 I在電阻體305d的金屬表面從端部向中心部流動。此時，電阻體305d為中電阻。因此，在電阻體305d的中心位置PC與端部位置PE 產(chǎn)生電位差，高頻率的能量的一部分，在電流流過電阻體305d的期間被轉換為與電阻體 305d的電阻值R相應的焦耳熱，被消耗，產(chǎn)生與電流和電阻相應的電位分布。這樣，在電阻 體305d為中電阻的情況下，能夠使高頻率的電場強度分布E/Emax逐漸下降。S卩，僅在欲控制阻抗的部分形成金屬的電阻體的圖案，由此能夠使上部電極105 的中心側的阻抗Z( = C+R)相比于上部電極105的端部側的阻抗Z( = C)逐漸增大。電極 側的阻抗越大，能夠消耗于等離子體的電場能量就越小。由此，如圖5B所示，能夠使上部電 極105的中心側與端部的電場強度分布E/Emax均勻。其結果是，即使不使用錐狀的電介 質，而使用圓柱狀的電介質305b和電阻體305d，也能夠與使用錐狀的電介質的情況同樣地 生成電子密度隊一樣的等離子體。[2-5]電阻體為高電阻的情況在電阻體305d為高電阻(20000Ω/0)的情況下，圖4的模擬結果成為與有電介 質而無電阻體的情況(圖17Β)相同的C組的結果。此時，如圖5C所示，高頻率的電流I在 上部電極105的基材305a的金屬表面從端部向中心部流動。但是，因為電阻體305d為高 電阻，因此電阻體305d起到與絕緣物相同的作用，高頻電流I不流過電阻體305d的金屬表 面。其結果是，從等離子體側，與僅存在圖17B的電介質的情況同樣地、僅能觀察到電介質 305b的電容成分C，電場強度分布E/Emax在電極中央較低，在電介質端部不均勻。由以上結果可知，優(yōu)選使電阻體305d的薄層電阻值(表面電阻值)為比低電阻 (2Ω / □)大、比高電阻(20000 Ω / 口 )小的值，將其設定為20Ω/ □ 2000 Ω / □的中電 阻值。利用該結果，在本實施方式的上部電極105中，在電介質的基材105a的下部設置中 電阻的第一電阻體105d。另外，在第一電阻體105d，僅在欲控制阻抗的部分形成金屬的圖 案。
[3]電阻體的形狀、組合與電場強度分布的關系接著，發(fā)明者為了實現(xiàn)電阻體的形狀、組合的優(yōu)化，對電阻體的形狀、組合會給電 場強度分布施加怎樣的影響進行了模擬。[3-1]第一電阻體(被圖案化的電阻體)的情況首先，發(fā)明者將第一電阻體105d如圖6(a)和圖7(a)所示那樣圖案化。圖6 (a) 的1-1截面表示圖7(a)的右半部分。第一電阻體105d被呈環(huán)狀地分割為3部分。外側的 環(huán)狀部件105dl的直徑Φ為240mm，中央的環(huán)狀部件105d2的直徑Φ為160mm，內(nèi)側的圓 形部件105d3的直徑Φ為80mm。各部件以規(guī)定的間隔等間隔地分開。規(guī)定的間隔被設定 為該間隔的阻抗1/C 比第一電阻體105d的電阻R大。根據(jù)圖6(b)的模擬結果，在第一電阻體105d為低電阻(0.002 Ω/口、2 Ω/□) 或中電阻(200 Ω / 口 )的情況下，成為與圖16(D)所示的設置有臺階狀的電介質915的情 況相近的電場強度分布。從等離子體側，能夠看到基材105a的露出部分的電容成分C、在 第一電阻體105d的電阻成分Rl和第一電阻體105d的金屬間產(chǎn)生的電抗成分XI，由此， 通過使上部電極105的中央部分的電場強度分布E/Emax降低，能夠使整個分布如圖6 (b) 所示那樣均勻地分布，能夠生成均勻的等離子體。另一方面，在第一電阻體105d為高電阻 (20000 Ω / □)的情況下，與低電阻和中電阻的情況相比，在第一電阻體105d的端部附近， 能夠觀察到電場強度分布E/Emax的不均勻。此外，第一電阻體105d，如圖7(a)所示，形成為以規(guī)定的間隔分開的多個環(huán)狀部 件，也可以代替這種方式，如圖7(b)那樣形成為以規(guī)定的間隔分開的大致成正方形的多個 島狀部件，或者如圖7(c)那樣形成為以規(guī)定的間隔分開的圓形的多個島狀部件。不管在哪 一種情況下，均如上述那樣，規(guī)定的間隔被設定為該間隔的阻抗l/Cco比第一電阻體105d 的電阻R更大。[3-2]第一電阻體和第二電阻體(一體型電阻體)的情況接著，發(fā)明者如圖8(a)所示，在呈環(huán)狀分割為3部分的第一電阻體105d的基礎 上，在基材105a與等離子體之間設置有一體型(片狀)的第二電阻體105f。在圖8(a)中， 第二電阻體105f在第一電阻體105d的下方埋設于電介質蓋105c中，但也可以在第一電阻 體105d的上方埋設于電介質蓋105c。第二電阻體105f也可以設置為，在從電介質蓋105c 露出的狀態(tài)下，緊貼于電介質蓋105c的等離子體側的面上。由此，在第二電阻體105f為低電阻(Ο.ΟΙΩπι)的情況下，如圖8(a)所示，從等離 子體側，觀察到基材105a的露出部分的電容成分C、第一電阻體105d的電阻成分R1、第一 電阻體105d的間隔部分的電抗成分Xl和第二電阻體105f的電阻成分R2可見。由此，如 圖8(b)的上部的圖表所示，能夠使上部電極105的中央部分的電場強度分布E/Emax平滑 地下降。另外，即使在第二電阻體105f為高電阻(ΙΩπι)的情況下，如圖8(b)的下部的圖 表所示，通過使上部電極105的中央部分的電場強度分布降低，能夠使上部電極105的端部 與中央部的電場強度分布均勻。在第二電阻體105f為高電阻的情況下，電阻成分R2較大， 因此與第二電阻體105f為低電阻的情況相比，從等離子體側觀察到第二電阻體105f絕緣 體化。此外，第二電阻體105f也可以使用多個高電阻物與低電阻物的組合。這樣，在基材105a與等離子體之間，在與第一電阻體105d —起設置一體型的第二
13電阻體105f的情況下，優(yōu)選使第一電阻體105d與第二電阻體105f的薄層電阻值的總和為 比低電阻(2Ω / □)大、比高電阻(20000 Ω / 口 )小的值，為20 Ω / □ 2000 Ω / 口。[3-3]第一電阻體和第三電阻體(接縫電阻體)的情況[3-3-1]使頻率變化的情況下的電場強度分布接著，對在第一電阻體和第三電阻體(接縫電阻體)的組合電極中使頻率變化的 情況下的電場強度分布E/Emax的變化進行說明。發(fā)明者如圖9(a)所示，在呈環(huán)狀地分割 為3部分的第一電阻體105d的基礎上，在分割為3部分的第一電阻體105d的間隙嵌入第 三電阻體105g。即，第三電阻體105g設置于第一電阻體105d的接縫處，將相鄰的第一電阻 體105d彼此連接。作為此時的條件，第一電阻體105d為寬度Dl = 200 μ m、直徑Φ = 160mm,240mm, 80mm的環(huán)狀或圓形部件，其電阻值設定為2 Ω/ 口。第三電阻體105g的電阻值設定為 200 Ω / 口、2000 Ω / 口、20000 Ω / □，針對各種情況進行了模擬。其結果如圖9(b)所示。圖 9(b)表示將從等離子體激勵用的第一高頻電源150輸出的高頻電力的頻率設定為100MHz、 13MHz、2MHz 的情況。由此，隨著頻率升高為2MHz — 13MHz — 100MHz，上部電極105的中央部分的電場 強度分布E/Emax顯示出降低的傾向。即使使第三電阻體105g的電阻值變化為200 Ω / 口、 2000 Ω / 口、20000 Ω / □該該傾向也未變。對此進行考察，電容C以Ι/j ωC表示，依賴于頻 率f(co =2Jif)的依賴，與此相反，電阻R不依賴于頻率。因此，基于電介質305b的電容 成分C的阻抗Z隨著頻率上升而減少。另一方面，電阻R不依賴于頻率地為一定(固定)。 于是，整個阻抗Z的頻率特性，隨著頻率上升而減少，高頻電流容易在第一電阻體105d和第 三電阻體105g中流動。在圖9(b)的結果中，第三電阻體105g越為高電阻，越發(fā)生電容C 和電阻R導致的電場強度的下降，上部電極105的中央部分的電場強度分布E/Emax下降。 另外，頻率越高，則越在第一和第三電阻體中流過高頻電流，發(fā)生電場強度的下降，即使第 三電阻體105g的電阻值變低，上部電極105的中央部分的電場強度分布E/Emax也降低，能 夠實現(xiàn)電極下方的電場強度的均勻性。[3-3-2]厚度不同的電阻體(第一和第三電阻體)的電場強度分布接著，如圖10(a)所示，發(fā)明者使呈環(huán)狀地分割為3部分的第一電阻體105d的寬 度L(間隙)變化，并且使第三電阻體105g的厚度D2變化而進行了模擬。作為此時的條 件，第一電阻體105d為寬度Dl = 200 μ m、直徑Φ = 160,240mm的環(huán)狀和直徑Φ = 80的 圓形，將其電阻值設定為0.5Ω/口。高頻電力的頻率為IOOMHz。第三電阻體105g的厚度 可變地設定為 0. lmm、0. 05mm、0. Olmm0其結果如圖10(b)所示。對于第一電阻體105d的寬度L，從上方的圖表起表示設 定為2mm、10mm、20mm的結果。觀察該圖可知，在任一種情況下，上部電極105的中央部分的 電場強度分布E/Emax均不下降，未能夠實現(xiàn)電極下方的電場強度分布E/Emax的均勻性。在此，發(fā)明者，以與圖10(a)所示的模擬相同的結構，僅將第一電阻體105d的電阻 值設定為更高電阻的5 Ω / 口。高頻電力的頻率設定為IOOMHz，第三電阻體105g的厚度D2 設定為 0. lmm>0. 05mm>0. Olmm0其結果如圖11所示。觀察該圖可知，在寬度L為2mm的情況下，上部電極105的 中央部分的電場強度分布E/Emax未下降。另一方面，在寬度L為IOmm和20mm的情況下，能夠觀察到如下傾向第三電阻體105g的厚度越薄，則上部電極105的中央部分的電場強 度分布E/Emax越下降。進一步，發(fā)明者，以上述的結構，僅將第一電阻體105d的電阻值設定為更高電阻 的50 Ω / 口。高頻電力的頻率為100MHz，將第三電阻體105g的厚度D2設定為0. 1mm、 0. 05mm>0. Olmm0其結果如圖12所示。觀察該圖可知，在寬度L為2mm、IOmm和20mm的所有情況下， 能夠看到上部電極105的中央部分的電場強度分布E/Emax下降的傾向，第三電阻體105g 的厚度越薄，則該傾向越顯著地被觀察到。接著，發(fā)明者以上述的結構，將第一電阻體105d的電阻值變更為5 Ω/ □，將高頻 電力的頻率變更為13MHz，將第三電阻體105g的厚度D2設定為0. lmm、0. 05mm、0. 01mm。其結果如圖13所示。觀察該圖可知，在寬度L為2mm、IOmm和20mm的所有情況下， 上部電極105的中央部分的電場強度分布E/Emax均不下降，未能夠實現(xiàn)電極下方的電場強 度分布E/Emax的均勻性。于是，發(fā)明者以上述的結構，將第一電阻體105d的電阻值變更為更高的50 Ω/□， 將高頻電力的頻率設定為13MHz，將第三電阻體105g的厚度D2設定為0. lmm、0. 05mm、 0. Olmm0其結果如圖14所示。由此，隨著寬度L增大，上部電極105的中央部分的電場強 度分布E/Emax降低，能夠實現(xiàn)電極下方的電場強度分布E/Emax的均勻性。根據(jù)以上的結果可知，在向裝置供給13MHz IOOMHz的范圍內(nèi)的高頻電力，并且 將第一電阻體105d的薄層電阻值設定在5 Ω / □ 50 Ω / □的范圍內(nèi)的情況下，優(yōu)選將環(huán) 狀的第一電阻體105d的規(guī)定的間隔設計在IOmm 20mm的范圍內(nèi)。[3-4]中央開口的第一電阻體的情況接著，發(fā)明者對如圖15(a)所示，令第一電阻體105d為在中央開口的1個環(huán)狀部 件的情況進行了模擬。作為此時的條件，最初，將第一電阻體105d的中央開口設定為Φ = 160mm，將其電阻值設定為0. 002 Ω / 口、2 Ω / 口、200 Ω / 口、20000 Ω / 口。另外，將高頻電力 的頻率設定為100MHz。其結果如圖15(b)所示。由此，與第一電阻體105d的開口徑相應地 開口的部分附近的上部電極的電場強度分布E/Emax降低。在此，發(fā)明者對將第一電阻體105d的中央開口變更為Φ =SOmm的情況進行了模 擬。其結果是，果然，與第一電阻體105d的開口徑相應地開口的部分附近的上部電極105 的電場強度分布E/Emax降低。從圖15(b)的結果可知，金屬的電阻體(第一電阻體105d) 的開口徑達到與在電介質305b設置臺階部、或形成錐狀的情況同樣的效果。如以上說明的那樣，根據(jù)上述實施方式的電極，由于與基材105a的從第一電阻體 105d露出的部分相應的電容和一個或多個電阻體的電阻值，對在上部電極105的等離子體 面形成的鞘電場施加影響，由此能夠使用于生成等離子體的電場強度分布E/Emax降低。[4]變形例對本發(fā)明的變形例的RIE等離子體蝕刻裝置進行簡單的說明。圖19為表示本發(fā) 明的變形例的RIE等離子體蝕刻裝置10的截面圖。上部電極105具有上部基材105a、和 在上部基材105a的正上方與上部基材105a —起形成噴淋頭的氣體擴散部(導體的基底 板)300。即，在變形例的RIE等離子體蝕刻裝置10中，上部電極105隔著氣體擴散部300固定于處理容器100的頂部面。氣體從氣體供給源115被供給，在氣體擴散部300被擴散 后，從形成于氣體擴散部300的多個氣體通路，通過上部基材105a的多個氣體孔105e，被導 入處理容器100的內(nèi)部。(電阻體的制造方法)在以下的說明中，以圖19所示的變形例的RIE等離子體蝕刻裝置10的結構為前 提，對導電性蓋105b、第一電阻體105d和第二電阻體105f的制造方法進行說明之后，對上 部電極105的安裝方法進行說明。圖20(a)為包括通過噴鍍一體地形成的導電性蓋105b和第一電阻體105d的上部 電極105的截面圖。圖20(b)為包括通過噴鍍形成的導電性蓋105b、第一電阻體105d和第 二電阻體105f的上部電極105的截面圖。圖20(a)所示的上部電極105通過下面的2個工序制造。(1)在厚度為IOmm的由石英(也可以是氧化鋁陶瓷)形成的基材105a的下表面 中央以外的整個表面噴鍍鋁(Al)。噴鍍的鋁(Al)作為導電性蓋105b和第一電阻體105d 起作用。例如，在基材105a的下表面中央，設置有直徑Φ為75mm的開口。(2)在(1)的噴鍍之后，利用耐等離子體性高的氧化釔對基材105a的表面進行噴 鍍，形成表面噴鍍層105h。表面噴鍍層105h的厚度為100 200 μ m左右。圖20(b)所示的上部電極105，通過下面的3個工序制造。(1)在厚度為IOmm的由石英(也可以是氧化鋁陶瓷)形成的基材105a的下表面 中央和上表面(除去外周)以外的整個表面，噴鍍作為導電性蓋105b和第一電阻體105d 的鋁(Al)。在基材105a的下表面中央，例如設置直徑Φ為75mm的開口。在基材105a的 上表面的外周，以IOmm的寬度噴鍍鋁(Al)。在基材105a的上表面中央不存在鋁(Al)的噴 鍍。(2)在(1)的噴鍍后，在基材105a的整個下表面噴鍍氧化鈦-氧化釔(TiO2-Y2O3)。 噴鍍的氧化鈦-氧化釔(TiO2-Y2O3)作為第二電阻體105f起作用。例如，氧化鈦_氧化釔 (TiO2-Y2O3)的厚度為100 μ m左右。(3)在(2)的噴鍍后，利用氧化釔對基材105a的表面進行噴鍍，形成表面噴鍍層 105h。表面噴鍍層105h的厚度為100 200 μ m左右。基材105a的上表面中央的不存在 鋁(Al)的噴鍍的部分，也不存在氧化釔的噴鍍。圖20(b)的上部電極205是圖20(a)的上部電極205的變形例。這樣，能夠通過噴鍍形成導電性蓋105b和第一電阻體105d。第二電阻體105f也 能夠通過噴鍍形成。通過噴鍍形成導電性蓋105b、第一電阻體105d和第二電阻體105f時， 如上述那樣能夠以最小限度的工序簡單地制造所期望的上部電極105。另外，在為圖20(a) 的電極的情況下，按照表面噴鍍層105h、導電性蓋105b和第一電阻體105d的順序剝離，通 過重新按導電性蓋105b和第一電阻體105d、表面噴鍍層105h的順序再次進行噴鍍，能夠簡 單地再次形成上部電極105。在圖20 (b)的電極的情況下，也同樣，在剝離表面噴鍍層105h、 第二電阻體105f、導電性蓋105b和第一電阻體105d后，再次對它們各自進行噴鍍，由此能 夠簡單地再次形成電極。第一電阻體105d的薄層電阻值，能夠取2 X 10_4 Ω / □ 20 Ω / □的范圍內(nèi)的值。 另外，第二電阻體105f的薄層電阻值，能夠取20 Ω / □ 2000 Ω / □的范圍內(nèi)的值。第一電阻體105d與第二電阻體105f的薄層電阻值的總和優(yōu)選為20 Ω / □ 2000 Ω / □的范圍的值。成為第二電阻體105f的氧化鈦-氧化釔(TiO2-Y2O3)，為含有氧化鈦的復合電阻體 的一例，只要含有氧化鈦即可，也可以含有其他的材料。此外，在圖20(a)的例子中，因為在上部基材105a的下表面均勻地噴鍍表面噴鍍 層105h，所以在不存在第一電阻體105d的地方，表面噴鍍層105h的等離子體一側的面成為 凹陷的形狀。在圖20(b)中也同樣在基材105a的下表面均勻地噴鍍表面噴鍍層105h和第 二電阻體105f，因此在不存在第一電阻體105d的地方，表面噴鍍層105h的等離子體一側的 面成為凹陷的形狀。與此相反，在圖20(c)的例子中，在不存在第一電阻體105d的地方，較厚地與第一 電阻體105d的量的厚度相應地噴鍍表面噴鍍層105h。由此，表面噴鍍層105h的等離子體 側的面，整個面均平坦。基材105a的上表面也可以層疊地噴鍍鋁(Al)和氧化釔的表面噴鍍層105h，也可 以僅噴鍍鋁(Al)，也可以既不噴鍍鋁(Al)也不噴鍍氧化釔的表面噴鍍層105h，而使得基材 105a裸露。此外，也可以將第二電阻體105f形成為組合有電阻率高的層和電阻率低的層的 疊層結構。例如，也可以采用如下方式令電阻率高的層為具有約104Ω · cm的電阻率的 碳化硅(SiC)，令電阻率低的層為具有約10_4Ω · cm的電阻率的碳(C)，將組合上述碳化硅 (SiC)和上述碳(C)而得的層與上述實施方式中所示的第二電阻體105f置換。在此情況 下，碳化硅的層使用CVD (Chemical Vapor D印osition 化學汽相沉積)形成，碳層使用石 墨片(graphite sheet)、聚酰亞胺帶等制作。由此，也能夠達到與上述實施方式同樣的效^ ο另外，圖20(a) 圖20(c)和圖21，如上述那樣也適用于上部基材105a的上表面 緊貼于如圖19所示的氣體擴散部300的情況，但在如圖1那樣在上部基板105a的正上方 不存在擴散部300，而直接是氣體擴散空間S的情況下，有必要如圖20(a)那樣在上部基材 105a的整個上表面實施鋁噴鍍(105b)。此外，在本發(fā)明的第一實施方式(參照圖1 圖18)中，將導電性蓋105b和第一電 阻體105d作為不同的部件進行了說明。與此相反，也可以如在變形例(參照圖19 圖21) 中所說明的那樣，通過鋁噴鍍利用相同材料同時制作導電性蓋105b和第一電阻體105d。此 外，也可以利用鎢(W)形成導電性蓋105b和第一電阻體105d。在為該鎢的情況下，也可以 通過噴鍍來制作。例如在基材105a為氧化鋁陶瓷的情況下，鎢與基材105a的熱膨脹率的 差，小于鋁與基材105a的熱膨脹率的差。因此，通過利用鎢(W)來形成導電性蓋105b和第 一電阻體105d，能夠更可靠地防止因導電性蓋105b和第一電阻體105d、與基材105a的熱 膨脹率的差而引起上部電極105的破損。(電極的安裝方法)對于上部電極105的安裝方法，參照圖21進行說明。圖21為表示從上部電極105 的外周面?zhèn)裙潭ㄉ喜侩姌O105的箝(夾持部件)600及其周邊的截面圖。在本實施方式中，在上部基材105a的外周面?zhèn)扰渲脤щ娦缘腖字型箝600。上部 電極105用固定氣體擴散部(導體的基底板)300和箝600的螺釘605、和彈簧環(huán)610緊貼
17固定于擴散部300。由此，就上部電極105而言，箝600的爪部600a的上表面、箝600的側 面、氣體擴散部300的下表面的一部分與第一電阻體105d和導電性蓋105b接近。于是，在氣體擴散部300的下表面，僅在區(qū)域a導電性蓋105b與金屬的氣體擴散 部300耦合(電連接)。但是，在上部基材105a的側面，因箝600的存在，在區(qū)域b導電性 蓋105b與氣體擴散部300耦合，在上部基材105a的下表面，在區(qū)域c第一電阻體105d與 氣體擴散部300耦合。由此，即使在上部基材105a的上表面與氣體擴散部300的下表面之 間不能夠確保充分的地耦合(ground coupling)區(qū)域的情況下，也能夠利用與箝600的耦 合區(qū)域b和區(qū)域c，整體上能夠得到充分的地耦合區(qū)域。此外，即使在箝600上能夠確保地耦合區(qū)域的情況下，也可以如圖20 (a)那樣對上 部基材105a的整個上表面進行噴鍍，將整個上表面作為耦合區(qū)域。其中，當如圖20(b)那 樣使基材105a的上表面露出時，表面噴鍍層105h與氣體擴散部300的接觸面積變少，因此 能夠抑制因表面噴鍍層105h與氣體擴散部300接觸而導致產(chǎn)生粉塵的情況。箝600的形狀，箝600和基材105a之間的間隙，不僅局限于圖21所示的形狀等。 例如，為了使以C= ε?！?ε ^ ·5/(1(、相對介電常數(shù)；ε ^ 真空介電常數(shù)；S:箝和電極間 面積；d 箝和電極間距離)表示的靜電電容C增大，優(yōu)選使箝600的爪部600a盡可能地延 伸，盡量縮小箝600與第一電阻體105d之間的距離。即使在替代圖21所示的具有第一電阻體105d的上部電極105，利用箝600固定 圖20(b)所示的具有第一電阻體105d和第二電阻體105f的上部電極105的情況下，也能 夠利用耦合區(qū)域a C。此外，利用彈簧環(huán)(spring ring)610的反作用力，不直接將箝600緊固于氣體擴 散部300、頂板，就能夠將上部電極105固定于頂部面。另外，通過對箝600的表面也噴鍍氧 化釔等，形成表面噴鍍層105h。以上，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但本發(fā)明顯然不局限于上 述的例子。本領域的技術人員，當然能夠在發(fā)明內(nèi)容所記載的范圍內(nèi)想到各種變更例或修 正例，這些當然也屬于本發(fā)明的技術范圍。例如，本發(fā)明的電極，如圖18(a)所示，也可以由基材105a、電介質蓋105c和圖案 化的第一電阻體105d構成。另外，本發(fā)明的電極，也可以如圖18(b)所示，由基材105a、電 介質蓋105c和在基材105a的等離子體面中央具有開口的第一電阻體105d構成。但是，在 這些情況下，由于沒有導電性蓋105b，因此為了保持機械強度，優(yōu)選對基材105a、電介質蓋 105c的厚度進行優(yōu)化。另外，也可以采用如下方式本發(fā)明的電極的第一電阻體設置于基材與等離子體 之間，利用金屬形成為規(guī)定的圖案，例如，不埋設于電介質蓋，而暴露于等離子體側。另外，也可以采用如下方式本發(fā)明的電極不局限于上部電極，也可以為下部電 極。也可以適用于上部電極和下部電極雙方。此時，上述的第二電阻體，也可以兼具通過被 施加直流電壓而對載置于下部電極上的晶片W進行靜電吸附的靜電吸盤的功能。在第一電阻體被圖案化時，也可以在間隙(gap)部分形成貫通上述電極的多個氣 體孔。被處理體可以是200mm或300mm以上的硅晶片，也可以是730mmX 920mm以上的基板。
權利要求
一種等離子體處理裝置，包括處理容器，其在內(nèi)部對被處理體進行等離子體處理；第一電極和第二電極，其在所述處理容器的內(nèi)部相互相對，且在它們之間形成處理空間；和高頻電源，其與所述第一電極和所述第二電極中的至少一個連接，向所述處理容器內(nèi)輸出高頻電力，該等離子體處理裝置的特征在于所述第一電極和所述第二電極中的至少一個包括由板狀的電介質形成的基材；和在所述基材與等離子體之間設置的金屬的第一電阻體。
2.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，還包括 導電性蓋，其具有開口部，且覆蓋所述基材。
3.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述第一電阻體被圖案化。
4.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于；還包括在所述基材的等離子體側的面覆蓋所述基材的電介質蓋， 所述第一電阻體埋設于所述電介質蓋。
5.如權利要求4所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述電介質蓋通過噴鍍、帶或片狀部件的貼附、離子鍍、電鍍中的任一種方式形成。
6.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述第一電阻體具有以規(guī)定的間隔分開的多個環(huán)狀的部件或以規(guī)定的間隔分開的多 個島狀的部件。
7.如權利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述規(guī)定的間隔被設定為，該間隔的阻抗l/Cco比所述第一電阻體的電阻R大。
8.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 在所述基材與等離子體之間還設置有金屬的第二電阻體。
9.如權利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述第一電阻體與所述第二電阻體的薄層電阻值的總和為20 Ω / □ 2000 Ω / □的范圍的值。
10.如權利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于在分開的所述第一電阻體之間，嵌入有比所述第一電阻體的厚度薄的第三電阻體。
11.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于向所述第一電極和所述第二電極中的任一個供給13ΜΗΖ IOOMHz的范圍內(nèi)的等離子 體生成用的高頻電力。
12.如權利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于 具有所述第一電阻體的電極為上部電極，在所述第一電阻體的被分開的部分設置有氣體供給管。
13.如權利要求1 12中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述第一電阻體通過噴鍍而形成。
14.如權利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于 在所述基材與等離子體之間還設置有金屬的第二電阻體。 所述第二電阻體通過噴鍍而形成。
15.如權利要求14所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述第二電阻體的噴鍍，是使用含有氧化鈦的復合電阻體進行的。
16.如權利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述第一電阻體的噴鍍，是將與所述基材的至少等離子體空間側的面相對的面保留一 部分而進行的。
17.如權利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述基材與導體的夾持部件電連接，該夾持部件從所述基材的外周面?zhèn)戎嗡龌?材，并將所述基材固定于所述處理容器。
18.如權利要求14所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述第二電阻體的薄層電阻值為20Ω/ □ 2000Ω/ □的范圍的值。
19.如權利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述第一電阻體的薄層電阻值為2Χ10_4Ω/ □ 20Ω/ □的范圍的值。
20.一種等離子體處理裝置用的電極，其通過被施加的高頻電力而由氣體生成等離子 體，利用生成的等離子體對被處理體進行等離子體處理，該等離子體處理裝置用的電極的 特征在于所述電極為第一電極和第二電極中的至少一個，該第一電極和第二電極相互相對，在 它們之間形成等離子體處理空間，該等離子體處理裝置用的電極包括由板狀的電介質形成的基材；具有開口部的、覆蓋所述基材的導電性蓋；和在所述基材與等離子體之間設置的金屬的第一電阻體。
全文摘要
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置和等離子體處理裝置用的電極，對生成等離子體所消耗的高頻的電場強度分布進行控制。等離子體蝕刻裝置(10)具有在內(nèi)部對晶片(W)進行等離子體處理的處理容器(100)；上部電極(105)和下部電極(110)，在處理容器(100)的內(nèi)部相互相對，且在它們之間形成處理空間；以及高頻電源(150)，其與上部電極(105)和下部電極(110)中的至少一個連接，向處理容器(100)的內(nèi)部輸出高頻電力。上部電極(105)和下部電極(110)的至少一個包括由板狀的電介質形成基材(105a)；具有開口部、且覆蓋基材(105a)的導電性蓋(105b)；和設置在基材(105a)與等離子體之間的金屬的第一電阻體(105d)。
文檔編號H01J37/04GK101896033SQ20101012937
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者林大輔, 檜森慎司 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社