等离子体处理装置和等离子体处理装置用的电极制造方法及图纸

本发明专利技术涉及等离子体处理装置和等离子体处理装置用的电极，对生成等离子体所消耗的高频的电场强度分布进行控制。等离子体蚀刻装置（１０）具有：在内部对晶片（Ｗ）进行等离子体处理的处理容器（１００）；上部电极（１０５）和下部电极（１１０），在处理容器（１００）的内部相互相对，且在它们之间形成处理空间；以及高频电源（１５０），其与上部电极（１０５）和下部电极（１１０）中的至少一个连接，向处理容器（１００）的内部输出高频电力。上部电极（１０５）和下部电极（１１０）的至少一个包括：由板状的电介质形成基材（１０５ａ）；具有开口部、且覆盖基材（１０５ａ）的导电性盖（１０５ｂ）；和设置在基材（１０５ａ）与等离子体之间的金属的第一电阻体（１０５ｄ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体处理装置中使用的电极的结构和使用该电极的等离子体处 理装置。更详细而言，涉及用于对因在平行平板型的电极间生成等离子体而消耗的高频的 电场强度分布进行控制的等离子体处理装置用的电极的结构。
技术介绍
作为通过等离子体的作用在被处理体上实施蚀刻、成膜等微细加工的装置，电容 耦合型(平行平板型)等离子体处理装置、感应耦合型等离子体处理装置、微波等离子体处 理装置等已被实用化。其中，在平行平板型等离子体处理装置中，向相对设置的上部电极和 下部电极中的至少一个施加高频电力，利用其电场能量使气体被激励而生成等离子体，利 用生成的放电等离子体对被处理体进行微细加工。随着近年的微细化的要求，例如供给具有IOOMHz这样比较高的频率的电力，生成 高密度等离子体的情况是不可缺少的。所供给的电力的频率越高，则高频的电流因趋肤效 应(skin effect)而在电极的等离子体侧的表面从端部侧向中心侧流动。由此，电极中心侧 的电场强度比电极端部侧的电场强度更高。因此，在电极中心侧因生成等离子体而消耗的 电场能量，比在电极的端部侧因生成等离子体而消耗的电场能量大，相比于电极的端部侧， 在电极的中心侧更促进气体的电离、离解。其结果是，中心侧的等离子体的电子密度队，比 端部侧的等离子体的电子密度队高。在等离子体的电子密度队高的电极中心侧，等离子体 的电阻率较低，因此即使在相对电极上，高频电流也集中到电极的中心侧，等离子体密度不 均勻的情况更加严重。对应于此，为了提高等离子体密度的均勻性，提出有在电极的等离子体面的中心 部分埋设陶瓷等电介质的方案(例如，参照专利文献1)。为了提高等离子体的均勻性，提出有将电介质形成为锥(taper)状，使电介质的 厚度从中心向周边变薄的方法。图16表示对对应于平行平板型等离子体处理装置的上部 电极的结构A D的电场强度的分布进行模拟而得的结果。作为上部电极900的结构，对以 下情况进行了模拟(A)在由铝(Al)等金属形成的基材905的等离子体侧的表面，喷镀形 成氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)的绝缘层910的情况，(B)在基材905和910的基础上，在 基材910的中心埋入相对介电常数ε = 10、直径240mm、厚度IOmm的圆柱状的电介质915 的情况，(C)将电介质915形成为锥状(中心的厚度10mm、端部的厚度3mm)的情况，⑶将 电介质915形成为台阶状(第一级的直径80mm、第二级的直径160mm、第三级的直径240mm) 的情况。其结果是，在(A)的没有电介质的情况下，电介质的中心部的电场强度比电极端部 的电场强度更高。参照图17A对此进行说明。使在各条件下的电场强度的最大值为Emax 时的电场强度分布为E/Emax，可知相对于从电极900的端部侧向中心侧流动的高频电流， 电极900的等离子体侧的电场强度分布E/Emax在中心部变强。另一方面，在图16(B)所示的圆柱状的电介质915的情况下，电介质的下方的电场 强度分布E/Emax变低。参照图17B对此进行说明，可知因电介质915的电容成分C和图中未表示的鞘(sheath)的电容成分而产生分压，电极900的中心部的电场强度分布E/Emax 降低。其中，在电介质915的端部发生电场强度分布E/Emax不均勻的情况。在图16(C)的设置有锥状的电介质915的情况下，从电极的端部朝向中央，电场强 度分布E/Emax的均勻性增高。参照图17C对此进行说明，认为电容成分在电介质915的 端部比在中心部更大，因此与设置有扁平的电介质915的情况相比，在电介质915的端部， 电场强度分布E/Emax不会过度降低，能够得到均勻的电场强度分布。在图16(D)的设置有台阶状的电介质915的情况下，与图16(C)的锥状的电介质 915的情况相比，电场强度分布E/Emax产生阶差，但与图16⑶的圆形的电介质915的情况 相比，能够控制为均勻的电场强度分布。模拟的结果是，设置有锥状的电介质时的电场强度 分布E/Emax最为均勻，因此能够最为均勻地生成等离子体。专利文献1 日本特开2004-363552号公报但是，在将锥状的电介质915埋入基材905时，存在下面这样的问题。将粘接剂、 螺丝用于电介质915与基材905的粘合。此时，基材905由铝等金属形成，电介质915由陶 瓷等形成，因此产生线热膨胀差。考虑此情况，必须在部件间设置适当的间隙。在此，当电介质915为锥状时，由于机械加工上的精度，锥部分的尺寸精度变差。 其结果是，由于热膨胀差而发生应力集中的情况。由于接合界面的尺寸公差的偏差以及电 介质的厚度的差异而导致发生热传导差，这也使得发生应力集中的情况。由于该应力集中， 导致接合界面的粘接剂剥离。由于上述物质的热膨胀系数的不同，难以进行基于热膨胀差 的间隙管理，因此，剥离的粘接剂从间隙中流出而成为污染腔室内的原因。另外，在喷镀在 陶瓷等电介质915的表面的绝缘层910和喷镀在铝等基材905的表面的绝缘层910，由于粘 着力(adhesion)差而导致喷镀在陶瓷表面的物质这一方容易剥离。其结果是，喷镀在电介 质915上的物质的剥离也引起腔室内污染的发生。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供能够对生成等离子体所消耗的高频的电场 强度分布进行控制的等离子体处理装置和等离子体处理装置用的电极。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个实施方式，提供一种等离子体处理装置，该 等离子体处理装置包括处理容器，其在内部对被处理体进行等离子体处理；第一电极和 第二电极，其在上述处理容器的内部相互相对，且在它们之间形成处理空间；以及高频电 源，其与上述第一电极和第二电极中的至少一个连接，向上述处理容器内输出高频电力，其 中，上述第一电极和第二电极中的至少一个包括由板状的电介质形成的基材；以及在上 述基材与等离子体之间设置的金属的第一电阻体。由此，在高频电流流过导电性盖的金属表面时，由于与位于导电性盖的开口部的 电介质的基材相应的电容，而在高频的能量中发生分散。由此，在以电介质形成基材的情 况下，与以金属形成基材的情况相比，能够以导电性盖的开口部使高频率的电场强度分布 下降。在此基础上，根据本专利技术的电极，在上述基材与等离子体之间设置有金属的第一电阻 体。由此，能够通过设置第一电阻体的位置和形状对高频率的电场强度分布的变化的程度 进行控制。其结果是，高频率的电流在导电性盖的金属表面流动，并且也在第一电阻体的表 面(表层)流动。高频率的能量的一部分在电流流过第一电阻体时被变换为与第一电阻体5的电阻值相应的焦耳热，被消耗，发生与电流和电阻相应的电位分布。由此，在配置有第一 电阻体的位置，能够使高频率的电场强度分布逐渐下降。电极侧的阻抗越大，则等离子体能够消耗的电场能量越小。于是，根据本专利技术的电 极，决定导电性盖的形状和第一电阻体的位置、形状，使得电极的中心侧的阻抗相比于电极 的端部侧的阻抗逐渐变大。例如，通过将第一电阻体图案(pattern)化，能够对电极下部的 电场强度进行控制，能够生成等离子体密度队均勻的等离子体。由此，由于没有必要将电介质形成为锥状，因此就机械加工来说，能够削减成本。 另外，在现有技术中，由于锥形部分的尺寸公差的偏差以及电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，包括：处理容器，其在内部对被处理体进行等离子体处理；第一电极和第二电极，其在所述处理容器的内部相互相对，且在它们之间形成处理空间；和高频电源，其与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个连接，向所述处理容器内输出高频电力，该等离子体处理装置的特征在于：所述第一电极和所述第二电极中的至少一个包括：由板状的电介质形成的基材；和在所述基材与等离子体之间设置的金属的第一电阻体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桧森慎司，林大辅，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]