CN1783431A - 等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种等离子体处理的面内均匀性高，而且难以产生充电损坏(charge up damage)的电容耦合型的等离子体处理装置。具有：保持在真空气氛中的腔室(1)；在腔室(1)内互相平行地配置的第一和第二电极(2)，(18)；和在第一和第二电极(2)，(18)之间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构(10)，在该电容耦合型的等离子体处理装置(100)中，第一电极(2)支撑晶片(W)，并作为施加高频电力的阴极起作用，第二电极(18)作为接地的阳极起作用，第二电极(18)的与第一电极(2)对置的表面由导电体(18c)构成。

Description

等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及在半导体装置的制造工序等中，对被处理基板进行等离子体处理的电容耦合型的等离子体处理装置。

背景技术

例如，在半导体装置的制造过程中，多采用对作为被处理基板的半导体晶片进行蚀刻、溅射、CVD(化学气相成长)等的等离子体处理。

作为进行这种等离子体处理的等离子体处理装置，使用各种装置，但其中，主流为电容耦合型平行平板等离子体处理装置。

电容耦合型平行平板等离子体处理装置，在腔室内配置一对平行平板电极(上部和下部电极)，将处理气体导入腔室内，同时，将高频电力供给一个电极，在电极间形成高频电场，产生高频放电。通过这种高频放电，形成处理气体的等离子体，对半导体晶片的规定层进行等离子体蚀刻。例如，已知将高频电力供给放置半导体晶片的下部电极的装置。在这种情况下，下部电极作为阴极起作用，上部电极作为阳极起作用。另外，施加在下部电极上的高频电力兼有生成等离子体和对被处理体施加高频偏压的功能。

在这种电容耦合型平行平板等离子体处理装置中，作为阳极起作用的上部电极，为了防止金属污染和消耗，在金属制的基体的表面上形成氧化膜或Y₂O₃等的耐等离子体性的高绝缘性陶瓷的涂层等。

为了使电子和离子电流以接地电位中和的方式而作用，由电极间产生的高频放电生成的等离子体，在形成在上部电极的表面的绝缘膜上产生接地电位的电位。以该电位为基准，决定等离子体的电位。

然而，近年来，半导体等的制造过程的设计规则日益微细化，特别在等离子体蚀刻中，要求更高的尺寸精度，更要求提高蚀刻中对掩模和衬底的选择比和面内均匀性。由于这样，要求腔室内的处理区域的低压力化、低离子能量化，为此，采用40MHz以上，比现有高得多的频率的高频波。

然而，由于这样低压力化和低离子能量化的进展，不能忽视现有不成问题的等离子体电位的面内不均匀性。即，在离子能量高的现有装置中，即使等离子体电位面内有偏差，也不会产生大的问题，而当在更低压下，离子能量变低时，等离子体电位的面内不均匀容易引起处理的不均匀或充电损坏(charge up damage)。

与此相对，在专利文献1中，说明了在晶片上施加高频偏压产生的高频电流路径中，设置以使晶片外周附近的电流部分向着对置电极的晶片对置面的方式进行矫正的电流路径矫正装置，或者设置使从高频偏压至接地的阻抗在晶片面内大致均匀的阻抗调整装置。这样，可提高在施加高频偏压时产生自偏压的晶片面内的均匀性，可以抑制充电损坏(charge up damage)等微型损坏。

然而，在专利文献1的技术中，必需设置电流路径矫正装置和阻抗调整装置等，使装置结构复杂，对于等离子体处理的面内均匀性也未必很好等这些问题产生。

[专利文献1]：特开2001-185542号公报。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是要提供一种等离子体处理的面内均匀性高，而且难以产生充电损坏(charge up damage)的电容耦合型等离子体处理装置。

为了解决上述问题，根据本发明的第一观点提供一种电容耦合型等离子体处理装置，具有：保持在真空气氛中的腔室；在上述腔室内互相平行地配置的第一和第二电极；和在上述第一和第二电极间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其特征为，上述第一电极支撑被处理基板，同时作为施加高频电力的阴极起作用，上述第二电极作为接地的阳极起作用，上述第二电极与上述第一电极对置的表面由导电体构成。

另外，根据本发明的第二观点提供一种电容耦合型等离子体处理装置，具有：保持在真空气氛中的腔室；在上述腔室内互相平行地配置的第一和第二电极；和在上述第一和第二电极间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其特征为，上述第一电极支撑被处理基板，同时作为施加高频电力的阴极起作用，上述第二电极作为接地的阳极起作用，上述第二电极具有主体和设在上述主体的与上述第一电极对置的表面上的导电层。

根据本发明的第三观点提供一种电容耦合型等离子体处理装置，具有：保持在真空气氛中的腔室；在上述腔室内互相平行地配置的第一和第二电极；和在上述第一和第二电极间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其特征为，上述第一电极支撑被处理基板，同时作为施加高频电力的阴极起作用，上述第二电极作为接地的阳极起作用，上述第二电极具有在与上述第一电极对置的表面上设有绝缘膜的主体，和设在上述主体的与上述第一电极对置的表面上的导电层。

采用本发明，由于不是如现有那样，作为接地的阳极起作用的第二电极的与第一电极对置的表面(对置表面)被绝缘膜覆盖，而是由导电体构成，在第二电极的对置表面上，电流容易在径向方向(面内方向)流动，因此，第二电极的对置表面的径向方向的电位均匀，可以极大地减小径向方向的电位梯度。利用这个效果，由于在作为阳极起作用的第二电极的附近，等离子体中的浮接电位没有梯度，可使入射在作为阴极起作用的第一电极上的离子能量分布均匀。另外，由离子能量均匀化，等离子体生成电子能量也均匀化，因此电子密度分布也均匀。这样，等离子体处理的均匀性提高，同时，可减少充电损坏(charge up damage)。由于等离子体中的浮接电位和等离子体电位变化的情况相同，以下，说明等离子体中的浮接电位可用等离子体电位置换。

另外，如第二观点那样，通过使第二电极为具有主体，和设在主体的与第一电极对置的表面上的导电层的结构，不论主体的材质如何，都可以使第二电极的对置表面具有所希望的导电性。

再如第三观点那样，通过使第二电极为具有在与第一电极对置的表面上设有绝缘膜的主体，和设在主体的与第一电极对置的表面上的导电层的结构，可以确保现有使用的绝缘膜的保护效果，并且利用其上的导电层，可以发挥上述效果。还可以在现有的装置上形成导电层，很简便。

在上述第三观点中，上述导电层为直流的浮接状态，还具有与上述导电层连接的可变直流电源，上述导电层也可以通过上述直流电源接地。

在上述第二和第三观点中，上述导电层的厚度优选为用下式表示的集肤深度δ以上。

δ＝(2/ωoμ)^1/2(式中o：导电率，μ：透磁率，ω：角频率)

另外，上述导电层的与上述第一电极对置一侧的面积优选为上述第一电极支撑的被处理基板的面积以上。另外，在上述导电层的材料的电阻率为ρ(Ω·m²/m)，厚度为t(m)的情况下，径向的电阻ρ/t优选满足ρ/t≤1000，厚度方向的电阻ρ×t优选满足ρ×t≤1。另外，上述导电层由Cu，Si，SiC，W，C中任何一种材料制成。在上述腔室的内壁表面上具有导电性表面层。

在上述第一观点中，上述第二电极由单一的导电体构成。在这种情况下，作为第二电极的材料，可列举金属-陶瓷复合体。另外，上述第二电极的与上述第一电极对置一侧的面积优选为上述第一电极所支撑的被处理基板的面积以上。另外，优选在上述腔室的内壁表面上具有导电性表面层。

在上述任何观点中，施加在上述第一电极上的高频电力的频率为40MHz以上。这样，通过使用高频的高频电力，可有效地发挥上述效果。

采用本发明，通过用导电体构成作为接地的阳极起作用的第二电极的、与作为阴极起作用的第一电极对置的表面，可以得到等离子体处理的面内均匀性高，而且难以产生充电损坏(charge up damage)的电容耦合型等离子体处理装置。

附图说明

图1为表示本发明的等离子体处理装置的一实施方式的等离子体蚀刻装置的截面图。

图2为表示将等离子体生成用的高频电源和导入离子用的高频电源与作为下部电极的支撑台连接的状态的概略截面图。

图3为表示先前的等离子体蚀刻装置的作为上部电极的电极板的结构的示意图。

图4为表示使用先前的等离子体蚀刻装置时的等离子体中的电子密度分布和等离子体电位分布的图。

图5为表示作为本发明的等离子体处理装置的一实施方式的等离子体蚀刻装置的作为上部电极的电极板的结构的一例的示意图。

图6为表示使用作为本发明的等离子体处理装置的一实施方式的等离子体蚀刻装置时的等离子体中的电子密度和等离子体电位分布的图。

图7为示意性地表示与电极板的导电层连接，在腔室的内壁表面上形成导电性表面层的装置结构的截面图。

图8为示意性地表示将可变直流电源与电极板的导电层连接，通过可变直流电源接地的装置结构的截面图。

图9为表示作为本发明的等离子体处理装置的一实施例的等离子体蚀刻装置的作为上部电极的电极板的结构的另一例的示意图。

图10为表示使用贴Cu带作为导电层的电极板和先前的电极板，使高频电力为500W，进行晶片的等离子体处理时的等离子体电位的面内分布的图。

图11为表示使用贴Si带作为导电层的电极板和先前的电极板，使高频电力(a)为500W、(b)为2400W，进行等离子体处理时的等离子体电位的面内分布的图。

图12为表示试验充电损坏耐性用的元件结构的示意图。

图13为表示在先前和本发明中，比较充电损坏的发生频度的图。符号说明

1：腔室

1b：导电性表面层

2：支撑台(第一电极)

5：聚焦环

10，26：高频电源

15：处理气体供给装置

18：上部电极、喷头(第二电极)

18a：主体

18b：绝缘膜

18c：导电层

20：排气装置

21a，21b：圆环磁铁，

100：等离子体蚀刻装置，

W：半导体晶片(被处理基板)。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1为表示作为本发明的等离子体处理装置的一实施方式的等离子体蚀刻装置的截面图。

该等离子体蚀刻装置100具有气密地构成大致圆筒形的腔室1。该腔室1的主体由例如铝等金属构成，在其内壁表面上形成氧化处理膜或由Y₂O₃等绝缘陶瓷构成的膜(例如喷镀膜)那样的绝缘膜。腔室1接地。

在该腔室1内，水平地支撑作为被处理基板的晶片W，同时，设置作为下部电极起作用的支撑台2。支撑台2例如由表面进行氧化处理的铝构成。从腔室1的底壁以与支撑台2的外周对应的方式突出形成圆环状的支撑部3，在该支撑部3上设置圆环状的绝缘部件4，通过该绝缘部件4，支撑支撑台2的外缘部。另外，在支撑台2的上方的外周上设置由导电性材料或绝缘性材料形成的聚焦环5。在绝缘部件4与腔室1周壁之间设置挡板14。另外，在支撑台2与腔室1底壁之间形成空洞部7。

在支撑台2的表面部分上设置用于静电吸附晶片W的静电卡盘6。该静电卡盘6，在绝缘体6b之间介入电极6a而构成，通过开关13a直流电源13连接在电极6a。通过将电压从直流电源13施加在电极6a上，利用静电力，例如库仑力吸附半导体晶片W。

在支撑台2内设置冷介质流路8a，冷介质配管8b与该冷介质流路8a连接，利用冷介质控制装置8，通过该冷介质配管8b，将适当的冷介质供给冷介质流路8a，进行循环。这样，可将支撑台2控制至适当温度。另外，在静电卡盘6的表面与晶片W的背面之间设置用于供给传热用的传热气体例如He气的传热气体配管9a，传热气体从传热气体供给装置9，通过该传热气体配管9a，供给晶片W背面。这样，即使腔室1内排气，保持真空，也可以高效率地将在冷介质流路8a中循环的冷介质的冷热传递给晶片W，可提高晶片W的温度控制性。

供给高频电力用的给电线12与支撑台2的大致中心连接，匹配器11和高频电源10与该给电线12连接。从高频电源10，将规定频率的高频电力供给支撑台2。

另一方面，与支撑台2对置，在其上方设有作为上部电极的喷头18(以下称为上部电极18)。喷头18嵌入腔室1的顶壁部分中。该喷头18具有由金属或半导体例如碳或Si等构成的主体18a；和为了防止金属污染和等离子体等消耗，并防止发生伤害，设在主体18a的与支撑台2对置的表面的绝缘膜18b；以及设在其外侧的导电层18c。绝缘膜18b由氧化处理膜或由Y₂O₃等绝缘陶瓷构成的膜(例如喷镀膜)等形成。设置多个气体吐出孔17，以使贯通主体18a的下部、绝缘膜18b、和导电层18c。在主体18a的上部具有气体导入部18d，在内部形成空间18e。气体供给配管15a与气体导入部18d连接，供给蚀刻用的处理气体的处理气体供给装置15与该气体供给配管15a的另一端连接。

上部电极18通过腔室1接地，与供给高频电力，作为下部电极起作用的支撑台2一起，构成一对平行板电极。作为供给高频电力的下部电极的支撑台2起阴极作用，接地的上部电极18起阳极作用。

如上所述，通过导电层18c的存在，由于与上部电极18的支撑台2对置的表面由导电体制成，如后详细说明的那样，使电流在与上部电极18的支撑台2对置的表面上，沿着面内方向流动，可减少面内电场分布(接地电位的电位梯度)，这样，可使电极间空间的等离子体电位均匀，可提高对晶片W的等离子体处理的面内均匀性。导电层18c优选覆盖上部电极18的全部表面，导电层18c的面积为与载置在阴极(下部电极)上的晶片W的面积相等以上的面积。导电层18c的形成方法没有特别的限制，可以用贴合，喷镀或CVD等膜形成技术形成。

作为蚀刻用的处理气体，可以采用现有使用的各种处理气体，例如，可以适当地使用含有氟化碳气体(C_xF_y)或氢氟碳气体(C_pH_qF_r)的卤素元素的气体。另外，还可以添加Ar，He等稀有气体或N₂气，O₂气等。在适用于灰化的情况下，可以使用例如O₂气等作为处理气体。

这种处理气体，通过气体供给配管15a、气体导入部18d，从处理气体供给装置15，至主体18a内的空间18e，从气体吐出孔17吐出，供给在晶片W上形成的膜的蚀刻使用。

排气管19与腔室1的底壁连接，包含真空泵等的排气装置20与该排气管19连接。通过使排气装置20的真空泵工作，可将腔室1内减压至规定的真空度。另一方面，在腔室1的侧壁上侧，设有开闭晶片W的输入输出口23的闸阀24。

另一方面，在腔室1的输入输出口23的上下，配置二个同心状的圆环磁铁21a，21b，围绕着腔室1。在支撑台2与上部电极18之间的处理空间的周围形成磁场。该圆环磁铁21a，21b可由图中没有示出的转动机构转动。

圆环磁铁21a，21b由永久磁铁构成的多个扇形磁体呈圆环状配置成多极状态。即，在圆环磁铁21中，相邻的多个扇形磁铁彼此的磁极方向配置成互相相反的方向，这样，在相邻的扇形磁铁之间形成磁力线，只在处理空间周边部上形成例如0.02～0.2T(200～2000高斯)，优选0.03～0.045T(300～450高斯)的磁场，晶片配置部分实质上成为无磁场状态。这样，可以得到适当的等离子体封入效果。

所谓晶片配置部分实质上无磁场状态不仅是完全不存在磁场的情况，还包含在晶片配置部分上不形成对蚀刻处理有影响的磁场，和存在实质上对晶片处理没有影响的磁场的情况。

为了调整等离子体密度和离子导入作用，使等离子体生成用的高频电力和导入等离子体中的离子用的高频电力重叠也可以。具体地如图2所示，除了与匹配器11连接的等离子体生成用的高频电源10以外，将离子导入用的高频电源26与匹配器11b连接，将它们重叠。在这种情况下，作为离子导入用的高频电源26，优选频率为500KHz～27MHz。这样，控制离子能量，可以更提高蚀刻速度等的等离子体处理的速度。

等离子体蚀刻装置100的各个构成部分与控制部(过程控制器)50连接，进行控制。具体地，可控制冷介质控制装置8、传热气体供给装置9、排气装置20、用于静电卡盘6的直流电源13的开关13a、高频电源10、匹配器11等。

另外，工序管理者为了管理等离子体蚀刻装置100，使由进行指令输入操作等的键盘和使等离子体处理装置100的工作状况可视地显示的显示器等构成的使用者界面51与控制部50连接。

另外，用于由控制部50的控制实现等离子体蚀刻装置100所进行的各种处理的控制程序，和容纳根据处理条件对等离子体蚀刻装置的各个构成部分进行处理的程序即制法(recipe)的存储部52，与控制部50连接。制法存储在硬盘或半导体存储器中也可以，在容纳在CDROM、DVD等可输性的记录介质中的状态下，安装在存储部52的规定位置中也可以。

另外，根据需要，可以根据从使用者界面51发出的指示等，从存储部52中调出任意制法，由控制部50实行。在控制部50的控制下，由等离子体蚀刻装置100进行所希望的处理。

其次，说明这样构成的等离子体蚀刻装置的处理动作。

首先，打开图1的等离子体蚀刻装置100的闸阀24，利用输送臂将具有蚀刻对象层的晶片W输入到腔室1内，载置到支撑台2上后，使搬送臂退避，关闭闸阀24，利用排气装置20的真空泵，通过排气管19，将腔室1内抽成规定的真空度。

然后，以规定的流量，将蚀刻用的处理气体，从处理气体供给装置15导入腔室1内，将腔室1内维持规定的压力例如0.13～133.3Pa(1～1000mTorr)。这样，在保持规定压力的状态下，从高频电源10将频率为40MHz以上、例如100MHz的高频电力供给支撑台2。这时，将规定电压，从直流电源13施加在静电卡盘6的电极6a上，利用例如库仑力吸附晶片W。

这样，通过将高频电力施加在作为下部电极的支撑台2上，在作为上部电极的喷头18与作为下部电极的支撑台2之间的处理空间中形成高频电场，这样，可使供给处理空间的处理气体等离子化，利用该等离子体蚀刻在晶片W上形成的蚀刻对象层。

当蚀刻时，通过由多极状态的圆环磁铁21a，21b在处理空间的周围形成磁场，发挥等离子体封入效果，即使在如本实施方式那样容易产生等离子体不均匀的高频情况下，也可以更均匀地形成等离子体。另外，也有膜对这种磁场没有效果的情况，在这种情况下，可使扇形体磁铁转动，以在处理空间的周围实质上不形成磁场的方式，进行处理也可以。

在形成上述磁场的情况下，利用设在支撑台2上的晶片W的周围的导电性或绝缘性的聚焦环5，可以更加提高等离子体处理的均匀化效果。即，在聚焦环5与由硅和SiC等的导电性材料制成的情况下，由于直至聚焦环区域都作为下部电极起作用，因此等离子体形成区域扩大至聚焦环5上，可促进晶片W周边部的等离子体处理，提高蚀刻速度的均匀性。另外，在聚焦环5为石英等绝缘性材料制成的情况下，由于在聚焦环5与等离子体中的电子或离子之间不进行电荷的接收和给与，可增大封入等离子体的作用，提高蚀刻速度的均匀性。

另外，由于上部电极18的与其支撑台2对置的表面为导电层18c，可以提高在上部电极18的表面上电场的面内均匀性，可以使晶片W的等离子体处理性均匀化。这点在以下详细说明。

如图3所示，在先前的等离子体蚀刻装置的情况下，为了防止金属污染和等离子体的损耗，在上部电极18的主体18a的表面上形成氧化处理膜、或由Y₂O₃等绝缘陶瓷构成的膜(例如喷镀膜)那样的绝缘膜18b。由于该膜为最外层，因此，上部电极18的表面为绝缘体。另外，在腔室1的内壁表面上也形成同样的绝缘膜。如图4所示，在这种状态下，当生成高频等离子体时，高频电流通过上部电极18的表面的绝缘膜18b，流向主体18a侧，几乎不流向表面的绝缘膜18b的径向方向(面内方向)。由于这样，在高频等离子体中，因为电子密度分布不均匀等理由，当上部电极18表面的绝缘膜18b在径向方向有电位分布时，电位分布不均匀，有其电位分布残存，因此，等离子体电位的面内均匀性差。结果，产生射入在构成作为阴极的下部电极的支撑台2上的离子能的面内分布，晶片蚀刻的面内均匀性差。另外，在等离子体形成用高频电源的频率在27MHz以下，过程压力高(2～10Pa左右)，离子能量高的等离子体的情况下，这种电极表面的径向方向的电位分布不成为问题。但最近，高频电源的频率超过40MHz，低压力(1.3Pa以下)，成为低电子密度(1×10¹⁰以下)的等离子体，当使用负性气体作为处理气体时，由于等离子体的电阻率高，助长这种不均匀，而且，从过程性能的要求出发，必需控制低离子能量(100eV以下)。这样，不能忽视由等离子体电位的面内不均匀引起的能量不均匀。这样，产生等离子体蚀刻处理的面内不均匀，或由晶片的充电不均匀引起的栅极氧化膜的绝缘破坏(充电损坏)。

为了防止这些不良情况，如图5所示，在本实施方式中，在主体的18a的与支撑台2对置的表面上形成绝缘膜18b，再在该表面上形成导电层18c，构成上部电极18。如图6所示，在这种状态下，当产生高频等离子体时，由于上部电极18的对置表面上，电流容易在径向方向(面内方向)流动，上部电极18的对置表面上的径向方向电位均匀，在上部电极18的对置表面上，极大地减小径向方向的电位梯度。利用这个效果，由于在作为阳极的上部电极18附近的等离子体电位没有梯度，射入在构成作为阴极的下部电极的支撑台2上的离子能量分布也均匀化。另外，离子能量的均匀化由于使得等离子体生成电子能量均匀化，因此电子密度分布也变得均匀。这样，可以提高蚀刻处理的面内均匀性，另外，可以减小栅极氧化膜的绝缘破坏等的充电损坏。

为了发挥这种功能，优选导电层18c径向方向的电阻小，在导电层18c的材料的电阻率为ρ[Ω·m²/m]，厚度为t[m]的情况下，用以下(1)式表示，简略地用ρ/t[Ω]表示的导电层18c的径向方向的电阻Rr[Ω]满足：

R_r[Ω]＝ρ/t[Ω]≤1000[Ω]

【数1】

另外，用以下(2)式表示的，简略地用ρ·t[Ω]表示的导电层18c的厚度方向的电阻Rz[Ω]满足：

R_z[Ω]＝ρ·t[Ω]≤1[Ω]

【数2】

作为导电层18c的材料，可以使用Cu，Si，SiC，W，C(碳)等。作为导电层18c的材料，优选电阻率100Ω·cm以下。

导电层18c的厚度优选下式表示集肤深度δ以上。

δ＝(2/ωσμ)^1/2(式中，σ：导电率，μ：透磁率，ω：生成等离子体的高频电源的角频率)

高频电流只在部件的表皮部分流动，高频电流流动的部分的厚度为集肤深度δ。当导电层18c的厚度比集肤深度δ小的情况，高频电流也在导电层18c的背面侧流动，能量损失大。

在本实施方式中，由于在先前使用的具有保护功能的绝缘膜18b上形成导电层18c，因此可以具有与先前同样的保护功能，并可得到上述效果。另外，通过在现有的上部电极上设置导电层，可以实现不需要作大的改进的装置结构。

如上述所述，优选导电层18c的面积与晶片W的面积相等以上，这样，可以更提高使电位分布均匀化的效果。又如图7所示，通过在腔室1的内壁表面上形成导电性表面层1b，电流更容易流动，可以更提高电位分布均匀化的效果。在图7中，导电性表面层1b可以与在上部电极18的支撑台2侧表面上形成的导电层18c连续但不连续也可以。

在上述结构中，导电层18c通过绝缘膜18b形成，成为直流绝缘的浮接状态。但如图8所示，使可变直流电源55与导电层18c连接，也可通过电源55接地。

在上部电极18上不是必需形成绝缘膜18b，如图9，在主体18a上形成直接导电层18c也可以。这样，不论主体18a的材料如何，都可以实现所希望的导电性，可以有效地发挥上述效果。在这种情况下，作为导电层18c，优选使用耐等离子体性和耐伤性高的材料。

另外，上部电极18由具有所希望的导电性的单一的导电体构成也可以。在这种情况下，由于耐等离子体性等成为问题，优选使用耐等离子体性高的导电性材料例如SiC-Al、SiC-Si等金属-陶瓷的复合体。

其次，说明确认本发明效果的实验。

首先，准备作为上部电极在本体的对置表面上形成250μm的Y₂O₃喷镀膜(先前)，再在其上贴Cu带作为导电层，以及贴上Si带，进行晶片的等离子体处理。作为晶片使用300mm晶片，作为上部电极，使用直径为340mm的电极。等离子体处理利用如图1所示的装置，在腔室内压力为0.66Pa，处理气体为O₂气，流量为200mL/min，高频的频率为100MHz，高频电力为500W、2400W的条件下进行。利用将探头插入腔室内，求出这时晶片正上方的各个位置的等离子体电位，求等离子体电位Vf对置于接地电位(GND)的面内分布。

图10为表示使用作为导电层贴Cu带的上部电极和先前的上部电极，使高频电力为500W，进行等离子体处理的结果，图11表示使用作为导电层贴Si带的上部电极和先前的上部电极，使高频电力(a)为500W，(b)为2400W，进行等离子体处理的结果。如这些图所示，通过在上部电极的对置表面上设置导电层，等离子体电位的面内均匀性非常好。

其次，准备当在主体的对置表面上形成250μm的Y₂O₃喷镀膜作为上部电极(先前)，再在其上贴Cu带作为导电层，进行试验晶片的等离子体处理，试验充电损坏的耐性。在试验中使用如图12所示的结构元件。即，在Si基板61上形成具有厚度4nm的栅极氧化膜相当部分62a和厚度500nm的元件分离区域62b的SiO₂膜，再在其上形成多晶硅膜63，在晶片上形成多个这种元件。将元件分离区域62b的面积A设定为栅极氧化膜相当部分62a的面积B的10万倍，和比通常的元件大，这样作成容易发生充电损坏的结构。等离子体处理的条件为使用300mm晶片作为晶片，使用直径为340mm的电极作为上部电极。使用图1所示的装置，在腔室内压力为0.66Pa，处理气体为O₂气，流量为200mL/min，高频的频率为100MHz，高频电力为500W的条件下进行等离子体处理。测定这时各元件的泄漏电流，当泄漏电流为1×10^-9A/μm²以上时，产生绝缘破坏，比它小的值时，没有绝缘破坏。

结果表示在图13中。如该图所示，在不设导电层的表面使用绝缘膜的上部电极的情况下，在多数元件中产生绝缘破坏，没有绝缘破坏的不超过43％。与之相对，在上部电极表面上贴作为导电层的Cu带的情况下，全部不产生绝缘破坏。

本发明不是仅限于上实施方式，可以作各种变更。例如，在上述实施方式中，利用将由永久磁铁制成的多个扇形磁铁，呈圆环状配置在腔室的周围构成的多极状态的圆环磁铁，在处理空间的周围形成磁场，但这种磁场形成装置不是必需的。另外，在本实施方式中，表示了在等离子体蚀刻装置中使用本发明的情况下，但在等离子体CVD，溅射等、其他等离子体处理中也可应用。另外，在其他的装置结构，导电层的材料等方面也不是仅限于上述实施方式，可以使用各种结构和材料。另外，在上述实施方式中，表示了使用半导体晶片作为被处理基板的情况，但不是仅限于此，在其他基板的等离子体处理中也可应用。

Claims (16)

1.一种电容耦合型等离子体处理装置，具有：

保持在真空气氛中的腔室；

在所述腔室内互相平行地配置的第一和第二电极；和

在所述第一和第二电极间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其特征在于：

所述第一电极支撑被处理基板，并作为施加高频电力的阴极起作用，

所述第二电极作为接地的阳极起作用，

所述第二电极的与所述第一电极对置的表面由导电体构成。

2.一种电容耦合型等离子体处理装置，具有：

保持在真空气氛中的腔室；

在所述腔室内互相平行地配置的第一和第二电极；和

在所述第一和第二电极间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其特征在于：

所述第一电极支撑被处理基板，并作为施加高频电力的阴极起作用，

所述第二电极作为接地的阳极起作用，

所述第二电极具有主体和设在所述主体的与所述第一电极对置的表面上的导电层。

3.一种电容耦合型等离子体处理装置，具有：

保持在真空气氛中的腔室；

在所述腔室内互相平行地配置的第一和第二电极；和

在所述第一和第二电极间形成高频电场，生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其特征在于：

所述第一电极支撑被处理基板，并作为施加高频电力的阴极起作用，

所述第二电极作为接地的阳极起作用，

所述第二电极具有在与所述第一电极对置的表面上设有绝缘膜的主体，和设在所述主体的与所述第一电极对置的表面上的导电层。

4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述导电层为直流的浮接状态。

5.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于：

还具有与所述导电层连接的可变直流电源，所述导电层通过所述直流电源接地。

6.如权利要求2～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述导电层的厚度为下式表示的集肤深度δ以上，

δ＝(2/ωσμ)^1/2

式中σ：导电率，μ：透磁率，ω：角频率。

7.如权利要求2～6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述导电层的与所述第一电极对置侧的面积是所述第一电极所支撑的被处理基板的面积以上。

8.如权利要求2～7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述导电层的材料的电阻率为ρ(Ω·m²/m)，厚度为t(m)时，径向的电阻ρ/t满足ρ/t≤1000。

9.如权利要求2～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述导电层的材料的电阻率为ρ(Ω·m²/m)，厚度为t(m)时，厚度方向的电阻ρ×t满足ρ×t≤1。

10.如权利要求2～9中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述导电层由Cu、Si、SiC、W、C中的任一种材料制成。

11.如权利要求2～10中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述腔室的内壁表面上具有导电性表面层。

12.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述第二电极由单一的导电体构成。

13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述第二电极由金属一陶瓷复合体构成。

14.如权利要求1、12和13中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述第二电极的与所述第一电极对置侧的面积是所述第一电极所支撑的被处理基板的面积以上。

15.如权利要求1、12、13和4中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述腔室的内壁表面上具有导电性表面层。

16.如权利要求1～15中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：施加在所述第一电极上的高频电力的频率为40MHz以上。

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