CN102110573A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使等离子体稳定且对高频电场强度进行控制的等离子体处理装置。该等离子体处理装置，在能减压的处理容器内设置第一电极，将处理气体导入上述处理容器内，由高频电力的能量生成等离子体，通过上述等离子体对被处理体施行期望的等离子体处理。等离子体处理装置的第一电极，在由期望的电介质形成的上部基材(105a)中嵌入与该基材相同材质的电介质(205)，将上部基材(105a)和电介质(205)之间通过导电性粘着层(210a)粘着固定。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及由等离子体对被处理体施行期望的处理的等离子体处理装置，更具体地，涉及等离子体处理装置所用的电极的构造。
背景技术
作为由等离子体作用在被处理体上施行蚀刻和成膜等微细加工的装置，实用化的有电容耦合型(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。其中，在平行平板型等离子体处理装置中，在相对设置的上部电极和下部电极的至少一方施加高频电力，由此电场能使气体激发生成等离子体，通过生成的放电等离子体对被处理体进行微细加工。
近年来随着进一步微细化的需求，供给100MHz程度的具有较高频率的电力，生成高密度等离子体逐渐变得不可或缺。如果供给的电力频率较高，高频电流就会由集肤效应从端部侧向中心侧流过电极的等离子体侧表面。由此，如图3(c)所示，电极105中心侧的电场强度E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消耗的电场能，比在电极端部侧生成等离子体消耗的电场能大，比起电极端部侧，在电极中心侧气体的电离和离解更加得到促进。其结果是，中心侧等离子体的电子密度Ne比端部侧等离子体的电子密度Ne高，由于在等离子体的电子密度Ne较高的电极中心侧等离子体的电阻率较低，在相对电极中电流也由高频波(电磁波)而在电极中心侧集中，等离子体密度变得不均匀。
对此，为了提高等离子体密度均匀性，提出有在电极的等离子体面中心部分埋设陶瓷等电介质(例如参照专利文献1)。这时，为了进一步提高等离子体的均匀性，如图3(b)所示，也提出有使埋设在电极105的电介质形成锥形，使电介质的周边厚度根据倾斜变薄的方法。这时，由于电介质的端部比中心部电容成分大，比起埋设平坦构造的电介质的情形，在电介质端部电场强度E不会太过降低，电场强度更加均匀。
专利文献1：特开2004-363552号公报
但是，图3(b)所示电极105，由金属的上部基材105a和陶瓷的电介质205形成。因此，通过在上部基材105嵌入锥形的电介质205的状态下在制程中反复进行加热和冷却，由热膨胀差在两者的接合部分产生应力过度，在电极105产生狭缝和腔室内的污染。
虑及这点，也可以考虑在电介质205和上部基材105a之间设置适当的间隙。但是，如果电介质205是锥形的，由机械加工上的精度，锥形部分的尺寸精度会变差。其结果是，在电介质205的锥形部分由热膨胀差发生应力集中。由接合界面的尺寸公差的偏差和电介质205的厚度不同而产生热传导差，由此也发生应力集中。此应力集中使接合界面的粘着剂剥离。剥离后的粘着剂由电介质205和上部基材105a的热膨胀系数的不同从间隙析出，由此成为腔室内污染的原因。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够使等离子体稳定且对高频电场强度进行控制的等离子体处理装置。
为了解决上述课题，根据本发明的某方式，提供一种等离子体处理装置，其在能减压的处理容器内设置第一电极，将处理气体导入上述处理容器内，由高频电力的能量生成等离子体，通过上述等离子体对被处理体施行期望的等离子体处理，所述等离子体处理装置的特征在于：上述第一电极，在由期望的电介质形成的基材中嵌入与该基材相同材质的电介质，将上述基材和上述电介质之间通过导电性粘着层粘着固定。
由此，将由以往金属形成的电极的基材和嵌入基材的电介质用同样材料形成，将两者通过导电性粘着层粘着固定。由此，能够构成没有热膨胀差的稳定构造的电极。即，由于基材和电介质是同样材料，不发生热膨胀差，不产生由应力导致的狭缝和腔室内的污染问题。另外，由于粘着同样的材料，粘着容易，能够采用金属化的粘着剂等理想的接合方法。
另外，由此，与以往同样地，当高频电流流过第一电极的金属表面时，通过根据嵌入基材的电介质的电容效果，高频能量发生分散，能够降低高频电场强度。由此，能够使第一电极的等离子体侧的面的高频电场强度变得均匀。
上述导电性粘着层也可以是同电位的。
也可以例如通过使上述导电性粘着层为接地电位，使上述高频电力的能量基于上述电介质的位置变化。
另外，也可以例如通过使上述导电性粘着层为期望电位，使上述高频电力的能量基于上述电介质的位置变化。
上述导电性粘着层的电阻率也可以是10-6～10-2Ωcm。
上述基材和上述电介质也可以由氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)中的任意一种形成。
也可以还具有覆盖上述基材、与上述导电性粘着层电连接、与上述导电性粘着层几乎同电位的金属层。
上述电介质也可以被图案化地配置在等离子体密度高的位置。
上述电介质的中心也可以被配置成与上述基材的中心一致。
上述电介质的厚度也可以为内侧厚外侧薄。
上述电介质也可以是锥形的。
也可以在上述处理容器内部具有与上述第一电极相对配置的第二电极，向上述第一和第二电极的任意一个供给上述高频电力，在上述第一和第二电极的任意一个上载置有被处理体。
上述第一电极的等离子体侧的面，也可以被能替换的损耗天板部覆盖。
也可以上述第一电极是上部电极，在上述上部电极中贯通有多个气体导入管。
也可以在上述上部电极的电介质上方，设置了与上述多个气体导入管连通并使气体扩散的气体扩散部。
上述金属层也可以分别覆盖基材的上表面和下表面，与贯通上述基材的导电柱电连接。
上述金属层也可以分别覆盖基材的上表面和下表面，并与从上述基材的外周侧面侧将上述基材固定在上述处理容器的夹具电连接。
为了解决上述课题，根据本发明的另一方式，提供一种等离子体处理装置的电极，其为将处理气体导入能减压的处理容器内，由高频电力的能量生成等离子体，通过上述等离子体对被处理体施行期望的等离子体处理的等离子体处理装置用的电极，所述电极的特征在于：上述电极设置在上述处理容器内，并通过在由期望的电介质形成的基材中嵌入与该基材相同材质的电介质，将上述基材和上述电介质之间通过导电性粘着层粘着固定而形成。
如上说明的那样，根据本发明，能够提供一种能够使等离子体稳定且对高频电场强度进行控制的等离子体处理装置。
附图说明
图1是本发明的各实施方式相关的RIE等离子体蚀刻装置的纵剖视图。
图2是用于对流过各实施方式相关的RIE等离子体蚀刻装置的高频波进行说明的图。
图3是表示上部电极的构造和电场强度关系的图。
图4是第一实施方式相关的上部电极的剖视图。
图5是第二实施方式相关的上部电极的剖视图。
图6是第二实施方式的变形例相关的上部电极的局部剖视图。
图7是第二实施方式的另一变形例相关的上部电极的局部剖视图。
图8是第三实施方式相关的上部电极的剖视图。
图9是表示上部电极的另一例的剖视图。
附图标记说明：
10     RIE等离子体蚀刻装置
100    处理容器
105    上部电极
105a   上部基材
105b   气体扩散部
110    下部电极
205    电介质
210a、210b导电性粘着层
215、215a、215b  金属层
305    气体通路形成用陶瓷管
310    陶瓷管粘着层
315    表面热喷射层
400    天板粘着层
405    损耗天板部
500    气体通路形成用陶瓷管一体板
500a   陶瓷管
500b   陶瓷板
E      电场强度
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的各实施方式进行详细说明。另外，通过在以下说明和附图中对具有同样结构和功能的构成要素采用同样的标记，而省略重复说明。
<第一实施方式>
首先，对具有本发明的第一实施方式相关的电极构造的等离子体处理装置进行说明。
(等离子体处理装置的整体结构)
图1表示使用第一实施方式的电极的RIE等离子体蚀刻装置(平行平板型等离子体处理装置)。RIE等离子体蚀刻装置10是施行期望的等离子体处理的等离子体处理装置的一例。
RIE等离子体蚀刻装置10具有可以减压的处理容器100。处理容器100由直径小的上部腔室100a和直径大的下部腔室100b形成。处理容器100由例如铝等金属形成，并且接地。
在处理容器的内部，相对配置了上部电极105和下部电极110，由此构成一对平行平板电极。晶片W从闸阀V搬入处理容器100内部，载置在下部电极110上。在处理容器内，导入处理气体，由高频电力的能量生成等离子体。下部电极110的晶片W由该等离子体进行蚀刻处理。在本实施方式中，以上部电极105作为第一电极，上部电极110作为第二电极继续说明，但第一电极既可以是上部电极105，也可以是下部电极110。
上部电极105具有上部基材105a，和在上部基材105a正上方与上部基材105a一起形成喷头的气体扩散部(导体基座板)105b。气体从气体供给源116供给，在气体扩散部105b扩散后，从形成在气体扩散部105b的多个气体通路，通过上部基材105a的多个气孔105c，导入处理容器内。
下部电极110的构成方式为：由铝等金属形成的下部基材110a通过绝缘层110b被支撑台110c支撑，且处于电浮状态。支撑台110c的下方部分被盖115覆盖。在支撑台110c的下部外周设置了隔板120，对气体流动进行控制。
在下部电极110中设置了制冷剂室110a1，从制冷剂导入管110a2的进侧导入的制冷剂，在制冷剂室110a中循环，从制冷剂导入管110a2的出侧排出。由此，将下部电极110控制在期望的温度。
在下部电极110正上方的静电吸盘机构125中，在绝缘部件125a中埋入了金属板部件125b。在金属板部件125b连接了直流电源135，通过将从直流电源135输出的直流电压施加到金属板部件125b，晶片W被静电吸附在下部电极110上。在静电吸盘机构125的外周，设置了例如由硅形成的聚焦环130，实现维持等离子体均匀性的功能。
下部电极110通过第一供电棒140与第一匹配器145和第一高频电源150连接。处理容器内的气体，被从第一高频电源150输出的高频电场能激发，通过由此生成的放电型等离子体对晶片W施行蚀刻处理。
下部电极110再次通过从第一供电棒140分岔的第二供电棒155与第二匹配器160和第二高频电源165连接。将从第二高频电源165输出的例如3.2MHz的高频作为偏置电压用在将离子向下部电极110引入上。
在处理容器100底面设置了排气口170，通过驱动与排气口170连接的排气装置175，使处理容器100的内部保持期望的真空状态。
在上部腔室100a的周围，配置了多级环形磁铁180a、180b。多级环形磁铁180a、180b以如下方式配置：多个各向异性扇形柱状磁铁安装在环形磁性体套管上，邻接的多个各向异性柱状磁铁之间的磁极方向彼此相反。由此，在邻接的扇形磁铁间形成磁力线，只在上部电极105和下部电极110之间的处理空间周边部形成磁场，发挥将等离子体关在处理空间里面的作用。
如图2所示，如果从第一高频电源150施加例如100MHz的高频电力到下部电极110，则由集肤效应而使高频电流在下部电极110的表面传导，在下部电极110的上部表面从端部向中央部传导。由此，下部电极110中心侧的电场强度比下部电极110端部侧的电场强度高，气体的电离和离解在下部电极110中心侧比端部侧更加得到促进。其结果是，下部电极110中心侧的等离子体的电子密度Ne比端部侧的等离子体的电子密度Ne高，由于在等离子体的电子密度Ne较高的下部电极110中心侧，等离子体的电阻率较低，因此即使在相对的上部电极105中高频电流也在上部电极105中心侧集中，进一步使等离子体密度的不均匀变高。其结果是，如图3(c)所示，上部电极的等离子体侧的面的电场强度E其中心部比周边部高。
对此，为了提高等离子体密度均匀性，在图3(b)中，在上部电极105的等离子体面的中心部分埋设了锥形的陶瓷等的电介质205。电介质205是锥形的，以中心厚度比外周侧薄的方式形成。由此，由于在电介质205的端部比中心部电容成分大，因此在电介质205的中心部与端部相比其高频能量发生分散，能够降低高频的电场强度。由此，电场强度E变得更均匀。
但是，在金属的上部基材105a嵌入锥形的电介质205的构造中，由上部电极105的反复加热和冷却而产生热膨胀差，在两者的接合部分产生应力过度，在狭缝和腔室内产生污染。对此可以考虑在电介质205和上部基材105a之间设置适当的间隙，但是，特别地，由于电介质205是锥形的，因此难以管理由热膨胀差导致的间隙。
于是，在本实施方式相关的上部电极105中，在电介质的上部基材105a中嵌入与该上部基材105a相同材质的电介质205，将上部基材105a和电介质205之间通过导电性粘着层210a粘着固定，不在上部基材105a和电介质205之间设置间隙。
由此，由于上部基材105a和电介质205是同样的材料，不发生热膨胀差，也不发生由应力导致的破坏。另外，由于将同样的材料粘着，粘着较容易，能够采用金属化所进行的接合等理想的接合方法。
(电极构造)
以下参照图3(a)对本实施方式相关的电极构造进行进一步的详细说明。如上所述，上部电极105具有上部基材105a、电介质205、导电性粘着层210a。上部基材105a由氧化铝(Al2O3)形成。但是，上部基材105a并不限于此，也可以用氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)的任意一种电介质。当上部基材105a是氧化铝(Al2O3)时，从热传导的观点出发，热传导率需要在约30W/(m·K)以上。同样地，当上部基材105a是氮化硅(Si3N4)时，热传导率需要在约30～70W/(m·K)左右，当上部基材105a是氮化铝(AlN)时，热传导率需要在约150W/(m·K)以上。
在上部基材105a的中央形成锥形的凹坑。电介质205以能够嵌入上部基材105a的锥形凹坑的大小形成。电介质205与上部基材105a材料相同，热传导率当材料是氧化铝(Al2O3)时，需要在约30W/(m·K)以上，当材料是氮化硅(Si3N4)时，需要在约30～70W/(m·K)左右，当材料是氮化铝(AlN)时，需要在约150W/(m·K)以上。
上部基材105a和电介质205通过导电性粘着层210a接合。导电性粘着层210a涂敷在上部基材105a和电介质205的接合部分，将上部基材105a和电介质205粘着。接合方法是，在高温高压状态下将导电性粘着层210a熔解，将熔解后的导电性粘着层210a涂敷在上部基材105a和电介质205的接合部分，将其粘在一起(金属化)。片刻后导电性粘着层凝固，成为作为上部基材105a和电介质205之间的金属层的导电性粘着层210a，将上部基材105a和电介质205接合成一体。
在与电介质205的接合部分以外的上部基材105a的下表面和上表面设有导电性粘着层210b，此外，在导电性粘着层210b的上表面和上部基材105a的侧面设有金属层215。
金属层215的厚度，可以与形成在上述接合部分的导电性粘着层210a的厚度相同，更优选为更厚。导电性粘着层210a、210b的电阻率，优选为10-6～10-2Ωcm，更优选为10-5Ωcm左右。另外，金属层215的电阻率优选为5×10-5cm程度。金属层215与形成在上述接合部分的导电性粘着层210a、210b确实地电连接，由此能够使导电性粘着层210a、210b与金属层215同电位。
在本实施方式中，导电性粘着层210a、210b和金属层215与处理容器100连接，这些的表面作为接地面起作用。根据所述的结构，由于上部基材105a的电介质表面用接地面覆盖，所以上部基材105a的绝缘部分不在表面暴露，上部基材105a宛如金属基材起作用。由此，上部电极105中只有电介质205对高频能量分散做贡献。
即，当高频电流流过导电性粘着层210a、210b和金属层215表面时，通过根据电介质205的电容效果，高频能量发生分散，能够使高频电场强度降低。由此，能够使从上部电极105的等离子体侧的面出来的高频电场强度变均匀。
(气体通路)
接着，对设置在上部基材105a和电介质205的气体通路，参照图4进行说明。上部基材105a和电介质205接合成一体后形成气体通路。具体而言，通过气体通路形成用陶瓷管305在上部基材105a和电介质205形成贯通通路。气体通路形成用陶瓷管305均等地在上部基材105a和电介质205中配置多个。由此，在上部电极105形成气体导入管。气体导入管与气体扩散部105b连通。在气体扩散部105b扩散的气体，通过气体导入管从多个气孔105c向等离子体侧均匀地导入。可以在上部基材105a和电介质205中，在接合成一体前形成气体通路。
气体通路形成用陶瓷管305可以由石英(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化钇(Y2O3)中的任意一种形成。气体通路形成用陶瓷管305优选用与上部基材105a和电介质205相同材质，但也可以用不同的材质。
气体通路形成用陶瓷管305通过陶瓷管粘着层310与上部基材105a和电介质205粘着。气体通路形成用陶瓷管305即使无法压力粘结，只要工程上成立，也可以金属化。陶瓷管粘着层310虽然并没有特别重视耐自由基损耗性，但是需要常用220℃、瞬间250℃的耐热性。
接合成一体的上部基材105a和电介质205的等离子体侧的面以及上部基材105a的侧面，被表面热喷涂层315覆盖。表面热喷涂层315通过用热喷涂在上部基材105a和电介质205的等离子体侧的表面以及上部基材105a的侧面的金属层215上施加耐等离子体性高的氧化钇(Y2O3)被膜而形成。
如上说明的那样，根据本实施方式，通过使导电性粘着层210a、210b和金属层215为接地电位，能够使上部基材105a宛如金属板起作用，由此能够基于电介质205来使高频电力变化。其结果是，能够使上部电极105的下表面(等离子体侧面)的高频电场强度均匀。
在上部电极105，多个气孔105c向着处理容器内部均等地开口。由此，能够将从多个气孔105c导入的气体，通过上部电极105下的均匀的高频电场，均匀地电离、离解，生成均匀的等离子体。
另外，根据本实施方式，由于上部基材105a和电介质205是同样的材料，不发生热膨胀差，能够消除由应力导致的狭缝和腔室内的污染问题。进一步，由于上部基材105a和电介质205是同样的材料使得上部基材105a和电介质205容易接合，所以能够采用理想的接合方法。
<第二实施方式>
接着，对本发明的第二实施方式相关的电极构造，参照图5进行说明。本实施方式相关的电极，也能够适用于第一实施方式说明过的RIE等离子体蚀刻装置10的上部电极105。
(气体通路)
本实施方式中，也用同样材料形成上部基材105a和电介质205。由此，不发生热膨胀差，不产生由应力导致的狭缝和腔室内的污染。另外，导电性粘着层210a、210b由于与作为接地层起作用的金属层215连接所以也是接地电位。根据所述结构，能够使上部基材105a宛如金属板起作用，由此使高频电力的能量基于电介质205变化，能够使高频电场变得均匀从而生成均匀的等离子体。
以下两点与第一实施方式相同：导电性粘着层210a、210b是电阻率为10-6～10-2Ωcm的高电传送层；上部基材105a和电介质205的接合面以外的金属层215必须可靠地与导电性粘着层210a、210b电连接。
另外，以下四点也与第一实施方式相同：在上部基材105a和电介质205由气体通路形成用陶瓷管305形成贯通通路；气体通路形成用陶瓷管305通过陶瓷管粘着层310与上部基材105a和电介质205粘着；气体通路形成用陶瓷管305即使不能压力粘结只要工程上成立也可以金属化；陶瓷管粘着层310需要常用220℃、瞬间250℃程度的耐热性。
另一方面，在第二实施方式中，接合成一体的上部基材105a和电介质205的下表面，通过天板粘着层400，而被损耗天板部405覆盖。天板粘着层400是可以粘上、脱落的粘着剂。由此，损耗天板部405可以替换。
如图5下部的气孔105c近旁的扩大图所示，是在气孔105c内壁不使天板粘着层400露出的构造。损耗天板部405需要一定程度的耐等离子体性，以使处理室内不产生金属污染。损耗天板部405能够使用诸如石英(SiO2)、蓝宝石、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化钇(Y2O3)等。由于如果由石英等形成损耗天板部405则热传导就会较差，所以施行如下设计：通过将损耗天板部405由天板粘着层400粘着固定在电极侧，使得比螺丝固定的贴紧性更高，热传导更好。
在损耗天板部405上形成有与气孔105c连通的开口405a。考虑到损耗天板部405替换时的维护，开口405a具有比气孔105c稍大的直径。即，由于损耗天板部405的开口405a比气孔105c稍大，因此能够更容易地配合维修替换时的气体通路的位置。
根据本实施方式，在第一实施方式的效果的基础上，当由等离子体给予损耗天板部405规定以上的损害，使损耗天板部405损耗时，能够通过天板粘着层400将损耗天板部405卸下，粘着上新的损耗天板部405。由此，能够从替换困难的上部电极主体(上部基材105a和电介质205)由等离子体的损伤中有效地保护电极主体使其免受损伤。由此，能延长电极寿命从而谋求制作工艺的稳定和成本降低。
进一步，在本实施方式中，因为陶瓷管粘着层310的下端部A有耐等离子体性，并被可以替换的损耗天板部405覆盖，且没有暴露在等离子体中，所以能够避免例如等离子体中的氧自由基反应使陶瓷管粘着层310变薄的问题。
<第二实施方式的变形例>
接着，对本发明的第二实施方式的变形例相关的电极构造，参照图6进行说明。本变形例相关电极的导电性粘着层210a、210b由金属化形成。金属化是指将原材料涂在上部基材105a表面，放入高炉而形成。放入高炉的原材料由高温熔解。因此，为了由金属化形成导电性粘着层210a、210b，必须用某个部件将原材料夹入。
于是，在本变形例中，通过含有下面(1)～(7)工序的制造方法制造上部电极105。
(1)通过天板粘着层400将损耗天板部405可以装拆地粘着在金属层205a上。
(2)在金属层215a的上表面和侧面、电介质205的锥面和上表面，涂上原材料。
(3)将原材料夹入上部基材105a。在上部基材105a中，在基材外周侧预先等间隔地设置贯通口。
(4)将与设置在上部基材105a的贯通口形状相同的导电柱460插入贯通口。
(5)在上部基材105a和导电柱460的上表面涂上原材料。
(6)将原材料夹入金属层215b。
(7)以此状态放入高炉。
由此，在上部基材105a的上下表面，金属化的原材料形成导电性粘着层210a、210b。金属层215a和金属层215b通过导电柱460连结。由此，将金属层215a和金属层216b电连接，能够发挥与第二实施方式相同的效果。另外，导电性粘着层210a、210b可以是同种金属，也可以是不同金属。
形成在上部基材105a的贯通口，尽量设置在上部基材105a的外周侧较好。另外，导电柱460可以是具有与原材料线膨胀系数相近的线膨胀系数的物质，也可以与原材料不是同种金属。例如，导电柱460、金属层215a、215b和原材料(导电性粘着层210a、210b)可以由Kovar(注册商标)形成。作为导电柱460的形状和配置的一例，可举出直径3mm的棒状部件均等地配置16个的例子。金属层215a、215b的厚度可以是例如0.5mm程度，但不限定于此。天板粘着层400的厚度可以是例如0.1mm～0.2mm程度，但不限定于此。导电性粘着层210a、210b和金属层215a、215b的厚度可以是例如0.1mm程度，但不限定于此。
在本实施方式中，由于能够只用上述(1)～(7)制造工序制造电极，因此能够大幅降低成本。
另外，在上述(1)～(7)制造工序后，也可以在上部基材105a的上表面、侧面、下表面外周通过热喷射氧化钇等形成热喷射表层470，强化等离子体耐性。热喷射表层470的厚度可以为例如0.01mm程度，但不限定于此。
另外，作为其他变形例，也可以不是通过导电柱460将设置在上部基材105a上下的金属层215a、215b连接，而是如图7所示，在上部基材105a的外周面侧配置导电性的L字型夹具600，在该夹具600上设置突出部600a，使突出部600a的侧壁与导电性粘着层210b和金属层215a、215b接触。由此，也通过导电性的夹具600将上下的金属层215a、215b电连接，因而，能够使金属层215a、215b和导电性粘着层210a、210b为接地电位。
另外，夹具600用螺丝605和弹簧圈610使上部电极105与处理容器100的天板贴紧固定。由此，通过弹簧圈610的反作用力，能够使夹具600的紧固部位不直接接触天板地将上部电极105固定在顶面上。另外，在夹具600表面也通过热喷射氧化钇等形成热喷射表层470。
<第三实施方式>
接着，对本发明的第三实施方式相关的电极构造，参照图8进行说明。本实施方式相关的电极，也能够适用于第一实施方式说明过的RIE等离子体蚀刻装置10的上部电极105。
(气体通路)
本实施方式中，也用同样材料形成上部基材105a和电介质205。由此，不发生热膨胀差，不产生由应力导致的狭缝和腔室内的污染。另外，导电性粘着层210a、210b和金属层215是接地电位。由此，能够使高频电力的能量基于电介质205的位置而变化，能够使上部电极105下的高频电场变得均匀。
以下两点与第一和第二实施方式相同：导电性粘着层210a、210b是电阻率为10-6～10-2Ωcm的高电传送层；上部基材105a和电介质205的接合面以外的金属层215也可以由氧化铝等金属热喷射形成但必须可靠地与导电性粘着层210a、210b电连接。
另一方面，在第三实施方式中，在上部基材105a和电介质205中嵌入陶瓷管一体板500形成贯通通路。气体通路形成用陶瓷管一体板500，以多个陶瓷管500a在陶瓷板500b上锯齿状配置的状态，陶瓷管500a和陶瓷板500b形成一体。
将各陶瓷管500a插入设置在上部基材105a和电介质205的各贯通部分，通过陶瓷管粘着层310固定在上部基材105a和电介质205的贯通部分。陶瓷板500也同样地，在上部基材105a和电介质205的底面通过陶瓷管粘着层310固定在上部基材105a和电介质205上。
陶瓷板500b的下表面，通过天板粘着层400被损耗天板部405覆盖。损耗天板部405能由可以装拆的天板粘着层400来进行替换。
根据本实施方式，导电性粘着层210a、210b和金属层215被锯齿状的气体通路形成用陶瓷管一体板500覆盖而不露出。由此，在本实施方式中，当替换损耗天板部405时，通过对天板粘着层400反复进行粘着和剥离，将金属从金属层215剥离，能够防止在处理室内产生金属污染。
另外，由于在本实施方式中上部基材105a和电介质205也是同样材料，所以不产生热膨胀差，能够消除由应力产生的狭缝和腔室内的污染问题。
根据上述第一～第三实施方式，可提供一种能够使等离子体稳定且对高频电场强度进行控制的等离子体处理装置。
以上，参照附图对本发明的合适的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所述例子，这是不必说的。只要是本领域技术人员，就需要了解，在专利请求范围记载的范畴内，从各种改变例和修正例想到得到的，当然都属于本发明的技术范围，这是很明确的事情。
例如，在上述各实施方式中，金属层215与导电性粘着层210a、210b电连接。这时，由于金属层215作为接地层起作用，与金属层215电连接的导电性粘着层210a、210b也是接地电位。但是，只要是导电性粘着层210a、210b可靠地为接地电位的结构，也可以采用以下结构：金属层215不覆盖上部基材105a的整个外周，例如，可以不需要侧面侧的金属层215。但是，下表面的外周平面部的导电性粘着层210b是必须要有的。
在上述各实施方式中，导电性粘着层210a、210b和金属层215是接地电位，但本发明相关的电极并不限定于此，可以通过使导电性粘着层210a、210b为期望电位，来使高频电力的能量基于电介质205的位置进行变化。但是，这时导电性粘着层210a、210b和金属层215也几乎是相同电位。
另外，在上述各实施方式中，作为电介质的形状列举了锥形，但本发明相关的电介质不限定于此，只要是使等离子体的不均匀变得均匀化的形状就行。例如，本发明相关的电介质，也可以是如图9所示的将椭圆在长轴方向切断的形状，此外也可以是中央部最厚越向周边部越薄的其他形状。
另外，本发明相关的电介质的厚度，也可以是内侧厚外侧薄。另外，本发明相关的电介质，也可以以其中心与上部基材105a的中心一致的方式配置。进一步，本发明相关的电介质在等离子体密度高的位置图案化配置。
另外，本发明相关的电极，不仅限于上部电极，也可以是下部电极。也可以适用于上部电极和下部电极双方。例如，本发明相关的等离子体处理装置，可以具有在处理容器内部与第一电极相对配置的第二电极，对第一和第二电极中的任意一个供给高频电力，在第一和第二电极中的任意一个载置被处理体。这时，第一电极既可以是上部电极也可以是下部电极。当第一电极是上部电极时，第二电极是下部电极。当第一电极是下部电极时，第二电极是上部电极。
本发明相关的等离子体处理装置，不仅限于平行平板型等离子体处理装置。作为本发明相关的等离子体处理装置，除了电容耦合型(平行平板型)等离子体处理装置以外，可以列举感应耦合型等离子体处理装置、微波等离子体处理装置等。本发明相关的电极不仅可以用于平行平板型等离子体处理装置，也可以用于其他任何一个等离子体处理装置。
被处理体可以是硅晶片，也可以是基板。本发明也可以适用于平板显示器。

Claims (18)

1.一种等离子体处理装置，其在能减压的处理容器内设置第一电极，将处理气体导入所述处理容器内并由高频电力的能量生成等离子体，通过所述等离子体对被处理体施行期望的等离子体处理，其特征在于：
所述第一电极，在由期望的电介质形成的基材中嵌入与该基材相同材质的电介质，将所述基材和所述电介质之间通过导电性粘着层粘着固定。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述导电性粘着层是同电位的。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
通过使所述导电性粘着层为期望电位，来使所述高频电力的能量基于所述电介质的位置而变化。
4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于：
通过使所述导电性粘着层为接地电位，来使所述高频电力的能量基于所述电介质的位置而变化。
5.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述导电性粘着层的电阻率是10-6～10-2Ωcm。
6.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述基材和所述电介质由氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)中的任意一种形成。
7.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还具有覆盖所述基材、与所述导电性粘着层电连接、与所述导电性粘着层几乎同电位的金属层。
8.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质被图案化地配置在等离子体密度高的位置。
9.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质的中心被配置成与所述基材的中心一致。
10.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质的厚度为内侧厚外侧薄。
11.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质是锥形的。
12.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内部具有与所述第一电极相对配置的第二电极，
向所述第一和第二电极的任意一个供给所述高频电力，
在所述第一和第二电极的任意一个上，载置有被处理体。
13.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一电极的等离子体侧的面被能替换的损耗天板部覆盖。
14.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一电极是上部电极，
在所述上部电极中贯通有多个气体导入管。
15.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述上部基材的电介质上方，设置有与所述多个气体导入管连通并使气体扩散的气体扩散部。
16.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述金属层分别覆盖基材的上表面和下表面，并与贯通所述基材的导电柱电连接。
17.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述金属层分别覆盖基材的上表面和下表面，并与从所述基材的外周侧面侧将所述基材固定在所述处理容器中的夹具电连接。
18.一种等离子体处理装置的电极，其为将处理气体导入能减压的处理容器内并由高频电力的能量生成等离子体，通过所述等离子体对被处理体施行期望的等离子体处理的等离子体处理装置用的电极，其特征在于：
所述电极设置在所述处理容器内，并通过在由期望的电介质形成的基材中嵌入与该基材相同材质的电介质，将所述基材和所述电介质之间通过导电性粘着层粘着固定而形成。
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