[发明专利]上部电极和等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及平行平板型的等离子体处理装置用的上部电极和具备上述上部电极的等离子体处理装置。

背景技术

作为利用等离子体的作用在被处理体上实施蚀刻或成膜等微细加工的装置，平行平板型(电容耦合型)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被实用化。其中，在平行平板型的等离子体处理装置中，对相对设置的上部电极和下部电极的至少任一个施加高频电力，利用该电场能量激发气体生成等离子体，通过所生成的放电等离子体对被处理体进行微细加工。

伴随近年来更进一步微细化的要求，供给具有100MHz左右较高频率的电力从而生成高密度、低离子能量的等离子体变得必不可少。当供给供的电力的频率变高时，高频的电流由于表皮效应从端部侧朝向中心侧流过电极(上部或下部)的等离子体侧的表面。由此，电极中心侧的电场强度E变得比电极105端部侧的电场强度E高。因此，在电极中心侧生成等离子体所消耗的电场能量大于在电极端部侧生成等离子体所消耗的电场能量，与电极端部侧相比，在电极中心侧气体的电离或解离被促进。其结果，中心侧的等离子体的电子密度变得比端部侧的等离子体的电子密度高。由于在等离子体的电子密度高的电极中心侧中，等离子体的电阻率变低，因此即便是相对电极，因高频(电磁波)而产生的电流也集中于电极的中心侧，由此等离子体密度变得不均匀。

对此，为了提高等离子体密度的均匀性，提案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)。

专利文献1：日本特开2000-323456号公报

发明内容

然而，当在电极中埋设有陶瓷等电介质时，由于在工艺中重复进行加热和冷却，因此在两者的接合部分由于热膨胀差而被给予应力，因此具有电介质产生裂纹、腔室内被污染等问题。

为了进一步提高等离子体的均匀性，也提案有使埋设于电极的电介质形成为锥形形状的方案。在该情况下，电容成分在电介质端部中大于中心部，因此与埋设有平坦结构的电介质的情况相比，电场强度在电介质端部不会降低，能够获得更加均匀的电场强度。

然而，当电介质为锥形形状时，锥形部分的尺寸精度因机械加工上的精度的原因变差。其结果，在电介质的锥形部分因热膨胀差和接合界面的尺寸公差的偏差等而产生应力集中。由于该应力集中，更容易在电极产生裂纹且腔室内容易被污染。

鉴于上述问题，本发明的目的在于：提供能够提高等离子体均匀性的上部电极和等离子体处理装置。

为了解决上述课题，根据本发明的某一实施方式，提供一种平行平板型的等离子体处理装置用的上部电极，包括：由所期望的电介质形成的基材；和导电体层，在上述基材的表面中，至少在上述等离子体处理装置的下部电极侧的表面的一部分上形成，上述导电体层以上述下部电极侧的表面的外侧区域比内侧区域密的方式具有疏密的图案。

根据该结构，上部电极具有：由电介质形成的基材；和形成于该基材的下部电极侧的表面上的导电体层，导电体层以上述上部电极的外侧比内侧密的方式具有疏密的图案。由此，上部电极和在上部电极和等离子体之间生成的鞘层所形成的合成电容器，在上部电极的外侧中大于内侧。由此，能够获得与在上部电极中埋设有形成为锥形形状的电介质相同的效果，能够进一步提供等离子体的均匀性。

上述导电体层也可以具有以下任一种疏密的图案，即，从上述上部电极的外侧向内侧突出的梳齿状图案、从上述上部电极的外侧向内侧突出的新月状图案、从上述上部电极的外侧向内侧开口的图案。

上述导电体层的疏密的图案和该导电体层的边界，也可以位于比载置于上述下部电极的晶片的外端部更靠内侧。

上述导电体层也可以为接地电位。

上述导电体层也可以通过上述梳齿状的齿的根数、该齿的长度和该齿间的宽度的至少任一者来形成疏密的图案。

上述疏密的图案也可以由至少不同的三种长度的上述梳齿状的齿形成，从上述上部电极的中心至最长的梳齿的前端的距离是35～50mm，从上述上部电极的中心至中间长度的梳齿的前端的距离是60～90mm，从上述上部电极的中心至最短的梳齿的前端的距离是100～125mm。

上述基材也可以由氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)的任一种形成。

上述基材也还可以包括覆盖上述基材和上述导电体层的保护层。

多根气体导入管也可以贯穿上述上部电极的基材。