TWI515788B - Plasma processing device - Google Patents

Description

電漿處理裝置

本發明是有關藉由電漿來對被處理體實施所望的處理之電漿處理裝置，更詳細是有關使用於電漿處理裝置的電極構造。

藉由電漿的作用在被處理體上實施蝕刻或成膜等的微細加工的裝置，有電容耦合型(平行平板型)電漿處理裝置、感應耦合型電漿處理裝置、微波電漿處理裝置等被實用化。其中，平行平板型電漿處理裝置是在對向設置的上部電極及下部電極的至少其中之一施加高頻電力，藉由其電場能量來激發氣體而產生電漿，藉由所被產生的放電電漿來微細加工被處理體。

近年來隨著更微細化的要求，供給具有100MHz程度之較高頻率的電力，產生高密度電漿是不可欠缺的。一旦所被供給的電力的頻率變高，則高頻的電流會藉由集膚效應(Skin Effect)來從端部側往中心側流動於電極的電漿側的表面。藉此，如圖3(c)所示，電極105的中心側的電場強度E會比電極105的端部側的電場強度E高。因此，在電極的中心側被消耗於電漿的生成之電場能量要比在電極的端部側被消耗於電漿的生成之電場能量更大，氣體的電離或解離在電極的中心側要比電極的端部側更被促進。此結果，中心側的電漿的電子密度Ne要比端部側的電漿的電子密度Ne高。由於在電漿的電子密度Ne高的電極的中心側是電漿的電阻率會變低，因此在對向電極也會高頻(電磁波)的電流集中於電極的中心側，電漿密度形成不均一。

對於此，為了提高電漿密度的均一性，而提案在電極的電漿面的中心部分埋設陶瓷等的電介體(例如參照專利文獻1)。此時，為了更提高電漿的均一性，如圖3(b)所示，也有傾斜狀地形成埋設於電極105的電介體205，使電介體205的周邊厚度按照傾斜而變薄的方法被提案。此情況，在電介體205的端部是電容成分比中心部大，所以比起埋設平坦構造的電介體時，在電介體205的端部，電場強度E不會過低，電場強度會更均一。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]特開2004-363552號公報

然而，圖3(b)所示的電極105是上部基材105a由金屬所形成，電介體205由陶瓷所形成。因此，在上部基材105a嵌入傾斜狀的電介體205的狀態下，隨著製程中重複加熱及冷卻，兩者的接合部分會因熱膨脹差而產生應力過度，在電極105產生龜裂或腔室內的污染。

基於此點，亦可考量在電介體205與上部基材105a之間設置適當的間隙。然而，若電介體205為傾斜狀，則因機械加工上的精度，在傾斜部分的尺寸精度會變差。此結果，在電介體205的傾斜部分產生熱膨脹差所造成的應力集中。因接合界面的尺寸公差的不均或電介體205的厚度的不同所產生熱傳導差也會發生應力集中。此應力集中會使接合界面的接著劑剝離。剝離後的接著劑會因電介體205與上部基材105a的熱膨脹係數的不同從間隙出來而成為腔室內的污染的原因。

有鑑於上述問題，本發明是以提供一種可安定地控制高頻的電場強度之電漿處理裝置為目的。

為了解決上述課題，若根據本發明的某形態，則可提供一種電漿處理裝置，係於可減壓的處理容器內設置第1電極，在前述處理容器內導入處理氣體而藉由高頻電力的功率來產生電漿，利用前述電漿來對被處理體實施所望的電漿處理之電漿處理裝置，其特徵為：前述第1電極係於由所望的電介體形成的基材中嵌入與該基材同材質的電介體，使前述基材與前述電介體之間藉由導電性接著層來接著固定。

若根據此，則以同一素材來形成以習知金屬所形成的電極的基材與嵌入基材的電介體，使兩者藉由導電性接著層來接著而固定。藉此，可構成無熱膨脹差之安定的構造的電極。亦即，因為基材與電介體為同一素材，所以不會產生熱膨脹差，應力所造成的龜裂或腔室內的污染的問題不會發生。又，因為接著同一素材，所以接著容易，可採用金屬塗敷的接合劑等理想的接合方法。

又，若根據此，則和以往同樣，當高頻的電流流動於第1電極的金屬表面時，藉由對應於嵌入基材的電介體的電容，在高頻的能量產生分散，可使高頻的電場強度降下。藉此，可使第1電極的電漿側的面的高頻的電場強度形成均一。

前述導電性接著層亦可為同電位。

例如，亦可使前述導電性接著層形成接地電位，藉此使前述高頻電力的功率根據前述電介體的位置來變化。

又，例如，亦可使前述導電性接著層形成所望的電位，藉此使前述高頻電力的功率根據前述電介體的位置來變化。

前述導電性接著層的電阻率亦可為10^-6～10^-2Ωcm。

前述基材及前述電介體亦可由氧化鋁(Al₂O₃)、氮化矽(Si₃N₄)、氮化鋁(AlN)的其中任一所形成。

亦可更具備：覆蓋前述基材，與前述導電性接著層電性連接，且與前述導電性接著層大致同電位的金屬層。

前述電介體亦可於電漿密度高的位置被圖案化而配置。

前述電介體亦可配置成其中心會與前述基材的中心一致。

前述電介體的厚度亦可為內側厚外側薄。

前述電介體亦可為傾斜狀。

亦可在前述處理容器的內部具備與前述第1電極對向配置的第2電極，對前述第1及第2電極的其中任一供給前述高頻電力，在前述第1及第2電極的其中任一載置被處理體。

前述第1電極的電漿側的面亦可藉由可更換的消耗頂板部所罩住。

前述第1電極可為上部電極，在前述上部電極中貫通複數的氣體導入管。

亦可在前述上部基材的電介體上方設有與前述複數的氣體導入管連通，擴散氣體的氣體擴散部。

前述金屬層可分別覆蓋基材的上面及下面，被電性連接至貫通前述基材的導電柱。

前述金屬層可分別覆蓋基材的上面及下面，被電性連接至從前述基材的外周側面側來將前述基材固定於前述處理容器的夾具(Clamp)。

為了解決上述課題，若根據本發明的別的形態，則可提供一種電漿處理裝置用的電極，係於可減壓的處理容器內導入處理氣體而藉由高頻電力的功率來產生電漿，利用前述電漿來對被處理體實施所望的電漿處理之電漿處理裝置用的電極，其特徵為：前述電極係設於前述處理容器內，在由所望的電介體形成的基材中嵌入與該基材同材質的電介體，使前述基材與前述電介體之間藉由導電性接著層來接著固定而形成。

如以上說明，若根據本發明，則可提供一種能夠安定地控制高頻的電場強度之電漿處理裝置。

以下，一邊參照附圖，一邊詳細說明有關本發明的各實施形態。另外，在以下的說明及附圖中，有關具有同一構成及機能的構成要素是附上同一符號，藉此省略重複說明。

<第1實施形態>

首先，說明有關具有本發明的第1實施形態的電極構造之電漿處理裝置。

(電漿處理裝置的全體構成)

圖1是表示使用第1實施形態的電極之RIE電漿蝕刻裝置(平行平板型電漿處理裝置)。RIE電漿蝕刻裝置10是實施所望的電漿處理的電漿處理裝置之一例。

RIE電漿蝕刻裝置10是具有可減壓的處理容器100。處理容器100是由小徑的上部腔室100a及大徑的下部腔室100b所形成。處理容器100是例如由鋁等的金屬所形成，且被接地。

在處理容器的內部對向配設有上部電極105及下部電極110，藉此構成一對的平行平板電極。晶圓W是由閘閥V來搬入至處理容器100的內部，載置於下部電極110。在處理容器內是導入處理氣體而藉由高頻電力的功率來生成電漿。下部電極110的晶圓W是藉由該電漿來蝕刻處理。在本實施形態是上部電極105作為第1電極，下部電極110作為第2電極來持續說明，但第1電極可為上部電極105或下部電極110。

上部電極105是具有：上部基材105a、及在上部基材105a正上方與上部基材105a一起形成淋浴頭的氣體擴散部(導電體的基板)105b。氣體是從氣體供給源116供給，在氣體擴散部105b擴散後，從形成於氣體擴散部105b的複數個氣體通路，通過上部基材105a的複數個氣孔105c，導入至處理容器內。

下部電極110是由鋁等的金屬所形成的下部基材110a會隔著絕緣層110b來被支撐台110c所支撐，形成電性浮起的狀態。支撐台110c的下方部分是被罩115所包覆。在支撐台110c的下部外周設有擋板120，控制氣體的流動。

在下部電極110設有冷媒室110a1，從冷媒導入管110a2的入口側導入的冷媒會循環於冷媒室110a1，從冷媒導入管110a2的出口側排出。藉此，將下部電極110控制於所望的溫度。

下部電極110正上方的靜電吸盤機構125是在絕緣構件125a中埋入有金屬薄板構件125b。在金屬薄板構件125b連接直流電源135，從直流電源135輸出的直流電壓會被施加於金屬薄板構件125b，藉此晶圓W會被靜電吸附於下部電極110。在靜電吸盤機構125的外周設有例如以矽所形成的聚焦環130，達成維持電漿的均一性之任務。

下部電極110是經由第1給電棒140來連接至第1整合器145及第1高頻電源150。處理容器內的氣體是藉由從第1高頻電源150輸出的高頻的電場能量來激發，利用藉此生成之放電型的電漿來對晶圓W實施蝕刻處理。

下部電極110且經由從第1給電棒140分岐的第2給電棒155來連接至第2整合器160及第2高頻電源165。從第2高頻電源165輸出之例如3.2MHz的高頻是作為偏壓電壓來使用於往下部電極110之離子的引入。

在處理容器100的底面設有排氣口170，藉由驅動連接至排氣口170的排氣裝置175，可將處理容器100的內部保持於所望的真空狀態。

在上部腔室100a的周圍配置有多極環磁石180a、180b。多極環磁石180a、180b是複數的異方性段柱狀磁石會被安裝於環狀的磁性體的外殼，以鄰接的複數的異方性段柱狀磁石彼此間的磁極的方向會形成彼此逆向的方式配置。藉此，磁力線會被形成於鄰接的扇形磁石(Segment Magnet)間，只在上部電極105與下部電極110之間的處理空間的周邊部形成有磁場，作用成可將電漿關在處理空間裡。

如圖2所示，一旦從第1高頻電源150施加例如100MHz的高頻電力至下部電極110，則藉由集膚效應，高頻的電流會傳播於下部電極110的表面，從端部往中央部傳播於下部電極110的上部表面。藉此，下部電極110的中心側的電場強度會比下部電極110的端部側的電場強度高，氣體的電離或解離在下部電極110的中心側要比端部側還被促進。此結果，下部電極110的中心側的電漿的電子密度Ne是比端部側的電漿的電子密度Ne高。由於在電漿的電子密度Ne高的下部電極110的中心側是電漿的電阻率會變低，因此在對向的上部電極105也會高頻的電流集中於上部電極105的中心側，電漿密度的不均一會更高。其結果，如圖3(c)所示，上部電極的電漿側的面的電場強度E是中心部比周邊部高。

對於此，為了提高電漿密度的均一性，圖3(b)是在上部電極105的電漿面的中心部分埋設傾斜狀的陶瓷等的電介體205。電介體205是傾斜狀，形成中心的厚度比外周側薄。藉此，在電介體205的端部是電容成分比中心部大，因此在電介體205的中心部是高頻的能量比端部還產生分散，可使高頻的電場強度降低。藉此，電場強度E會形成更均一。

然而，在金屬的上部基材105a嵌入傾斜狀的電介體205的構造中，因為上部電極105的加熱及冷卻的重複而產生熱膨脹差，在兩者的接合部分產生應力過度而發生龜裂或腔室內的污染。對於此，雖可考量在電介體205與上部基材105a之間設置適當的間隙，但特別是因為電介體205為傾斜狀，所以熱膨脹差之間隙的管理困難。

於是，本實施形態的上部電極105是在電介體的上部基材105a嵌入與此上部基材105a同材質的電介體205，使上部基材105a與電介體205之間藉由導電性接著層210a來接著固定，成為不在上部基材105a與電介體205之間設置間隙的構成。

藉此，因為上部基材105a與電介體205為同一素材，所以不會發生熱膨脹差，應力所造成的破壊不會產生。又，由於接著同一素材，因此接著容易，可採用金屬塗敷的接合等理想的接合方法。

(電極構造)

以下，一邊參照圖3(a)一邊更詳細說明有關本實施形態的電極構造。如上述般，上部電極105是具有上部基材105a、電介體205、導電性接著層210a。上部基材105a是由氧化鋁(Al₂O₃)所形成。然而，上部基材105a並非限於此，亦可為氮化矽(Si₃N₄)、氮化鋁(AlN)的任一電介體。當上部基材105a為氧化鋁(Al₂O₃)時，由熱傳導的觀點來看，熱傳導率需要約30W/(m‧K)以上。同樣，當上部基材105a為氮化矽(Si₃N₄)時，熱傳導率是需要30～70W/(m‧K)程度，當上部基材105a為氮化鋁(AlN)時，熱傳導率是需要約150W/(m‧K)以上。

在上部基材105a的中央是形成有傾斜狀的凹處。電介體205是形成可嵌入上部基材105a的傾斜狀的凹處之大小。有關電介體205也是與上部基材105a同材料，熱傳導率是在氧化鋁(Al₂O₃)時，需要約30W/(m‧K)以上，在氮化矽(Si₃N₄)時，需要30～70W/(m‧K)程度，在氮化鋁(AlN)時，需要約150W/(m‧K)以上。

上部基材105a與電介體205是藉由導電性接著層210a來接合。導電性接著層210a是被塗佈於上部基材105a與電介體205的接合部分，接著上部基材105a與電介體205。接合方法是在高溫及高壓力狀態下使導電性接著層210a溶解，使被溶解的導電性接著層210a塗佈於上部基材105a與電介體205的接合部分來貼合(金屬塗敷)。不久導電性接著層會凝固，在上部基材105a與電介體205之間形成金屬層的導電性接著層210a，而一體接合上部基材105a與電介體205。

在與電介體205的接合部分以外的上部基材105a的下面及上面設有導電性接著層210b，且在導電性接著層210b的上面及上部基材105a的側面設有金屬層215。上部基材105a的下面的導電性接著層210b是與導電性接著層210a連接。金屬層215亦可藉由鋁等的金屬熱噴塗所形成。

金屬層215的厚度雖亦可與形成於上述接合部分的導電性接著層210a的厚度相同，但更理想是較厚。導電性接著層210a、210b的電阻率是10^-6～10^-2Ωcm為理想，更理想是10^-5Ωcm程度。並且，金屬層215的電阻率是5×10^-5Ωcm程度為理想。金屬層215是確實地與被形成於上述接合部分的導電性接著層210a、210b電性連接，藉此可使導電性接著層210a、210b與金屬層215形成同電位。

在本實施形態中，導電性接著層210a、210b及金屬層215是被連接至處理容器100，該等的表面具有作為接地面的機能。若根據該構成，則上部基材105a的電介體表面是被接地面所包覆，因此上部基材105a的介電部分不會出現於表面，上部基材105a是正好具有作為金屬基材的機能。因此，上部電極105之中僅電介體205有助於高頻的能量分散。

亦即，高頻的電流流動於導電性接著層210a、210b及金屬層215的表面時，藉由對應於電介體205的電容，在高頻的能量產生分散，可使高頻的電場強度降低。藉此，可使從上部電極105的電漿側的面出來的高頻的電場強度形成均一。

(氣體路徑)

其次，一邊參照圖4一邊說明有關設於上部基材105a及電介體205的氣體路徑。上部基材105a及電介體205是在一體接合後形成氣體路徑。具體而言，藉由氣體路徑形成用陶瓷管305在上部基材105a及電介體205形成貫通路徑。氣體路徑形成用陶瓷管305是均等地複數配置於上部基材105a及電介體205。藉此，在上部電極105形成氣體導入管。氣體導入管是與氣體擴散部105b連通。在氣體擴散部105b被擴散的氣體是經由氣體導入管來從複數的氣體孔105c往電漿側均一地導入。上部基材105a及電介體205亦可在一體接合前形成氣體路徑。

氣體路徑形成用陶瓷管305可由石英(SiO₂)、氮化矽(Si₃N₄)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)、氧化釔(Y₂O₃)的其中任一所形成。氣體路徑形成用陶瓷管305是與上部基材105a及電介體205同材質為理想，但亦可為不同的材質。

氣體路徑形成用陶瓷管305是經由陶瓷管接著層310來接著於上部基材105a及電介體205。氣體路徑形成用陶瓷管305是即使無法壓接，只要工程上成立，還是可為金屬塗敷。陶瓷管接著層310的耐自由基消耗性雖未被重視，但實際需要在經常使用時為220℃，在瞬間為250℃程度的耐熱性。

被一體接合的上部基材105a及電介體205的電漿側的面及上部基材105a的側面是藉由表面熱噴塗層315所覆蓋。表面熱噴塗層315是在上部基材105a及電介體205的電漿側的表面及上部基材105a的側面的金屬層215上實施耐電漿性高的氧化釔(Y₂O₃)的熱噴塗處理下被形成。

如以上說明般，若根據本實施形態，則藉由導電性接著層210a、210b及金屬層215形成接地電位，可使上部基材105a正好具有作為金屬板的機能，藉此可根據電介體205來使高頻電力的功率變化。此結果，可使上部電極105的下面(電漿側面)的高頻電場強度形成均一。

在上部電極105，複數的氣體孔105c會朝處理容器內部均等地開口。藉此，可使從複數的氣體孔105c導入的氣體藉由上部電極105下的均一的高頻電場來更均一地電離、解離，產生均一的電漿。

又，若根據本實施形態，則因為上部基材105a與電介體205是同一素材，所以不會產生熱膨脹差，可解除應力所造成的龜裂或腔室內的污染問題。又，由於上部基材105a與電介體205為同一素材，上部基材105a與電介體205的接合容易，因此可採用理想的接合方法。

<第2實施形態>

其次，一邊參照圖5一邊說明有關本發明的第2實施形態的電極構造。本實施形態的電極亦可適用於在第1實施形態所說明的RIE電漿蝕刻裝置10的上部電極105。

(氣體路徑)

在本實施形態中，上部基材105a與電介體205是以同一素材所形成。因此，不會產生熱膨脹差，應力所造成的龜裂或腔室內的污染不會發生。又，由於導電性接著層210a、210b是與具有作為接地層的機能之金屬層215連接，所以成為接地電位。若根據該構成，則可使上部基材105a正好具有作為金屬板的機能，藉此可使高頻電力的功率根據電介體205來變化，可使高頻電場形成均一來產生均一的電漿。

導電性接著層210a、210b是電阻率為10^-6～10^-2Ωcm的高電氣傳送層的點、及位於上部基材105a與電介體205的接合面以外的金屬層215必須與導電性接著層210a、210b確實地電性連接的點是第1實施形態相同。

並且，在上部基材105a及電介體205藉由氣體路徑形成用陶瓷管305來形成貫通路徑的點、氣體路徑形成用陶瓷管305是經由陶瓷管接著層310來接著於上部基材105a及電介體205的點、氣體路徑形成用陶瓷管305是即使無法壓接，只要工程上成立，還是可為金屬塗敷的點、陶瓷管接著層310是需要在經常使用時為220℃，在瞬間為250℃程度的耐熱性的點也與第1實施形態相同。

另一方面，在第2實施形態中，被一體接合的上部基材105a及電介體205的下面是隔著頂板接著層400藉由消耗頂板部405所覆蓋。頂板接著層400是可裝卸的接著劑。因此，消耗頂板部405可更換。

在圖5的下部，如顯示氣體孔105c附近的擴大圖般，形成不使頂板接著層400露出於氣體孔105c的內壁之構造。消耗頂板部405是需要某程度的耐電漿性，而使處理室內不會金屬污染。消耗頂板部405是例如可使用石英(SiO₂)、藍寶石、氮化矽(Si₃N₄)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)、氧化釔(Y₂O₃)等。若由石英等來形成消耗頂板部405，則由於熱傳導差，所以將消耗頂板部405藉由頂板接著層400來接著固定於電極側，藉此要比螺絲固定還提高密合性，使熱傳導更佳。

在消耗頂板部405形成有與氣體孔105c連通的開口405a。考量消耗頂板部405更換時的維修，開口405a是具有比氣體孔105c大若干的直徑。亦即，消耗頂板部405的開口405a是比氣體孔105c大若干，因此可使修理更換時的氣體路徑的對位容易。

若根據本實施形態，則除了第1實施形態的效果以外，在消耗頂板部405因為電漿而蒙受所定以上的損傷，消耗頂板部405消耗時，藉由頂板接著層400來裝卸消耗頂板部405，可接著新的消耗頂板部405。藉此，可由更換困難的上部電極本體(上部基材105a及電介體205)之電漿所造成的損傷來有效地保護電極本體。藉此，可延長電極的壽命來謀求製程的安定及成本的降低。

而且，本實施形態是在陶瓷管接著層310的下端部A具有耐電漿性，且藉由可更換的消耗頂板部405所覆蓋，不被暴露於電漿，因此可迴避例如反應電漿中的氧自由基而使得陶瓷管接著層310變薄的情形。

<第2實施形態的變形例>

其次，一邊參照圖6一邊說明有關本發明的第2實施形態的變形例的電極構造。本變形例的電極的導電性接著層210a、210b是藉由金屬塗敷所形成。金屬塗敷是在上部基材105a的表面塗佈焊料，放入高爐來形成。放入高爐的焊料是藉由高溫來溶解。因此，為了藉由金屬塗敷來形成導電性接著層210a、210b，必須以某些的構件來夾入焊料。

於是，本變形例是藉由包含其次(1)～(6)的工程之製造方法來製造上部電極105。

(1)藉由頂板接著層400來將消耗頂板部405可裝卸地接著於金屬層215a。

(2)在金屬層215a的上面及側面、電介體205的傾斜面及上面塗佈焊料。

(3)以上部基材105a來夾入焊料。在上部基材105a，在基材的外周側預先等間隔地設有貫通口。

(4)將設於上部基材105a之與貫通口同形狀的導電柱460插入貫通口。

(5)在上部基材105a及導電柱460的上面塗佈焊料。

(6)以金屬層215b來夾入焊料。

(7)在此狀態下放入高爐。

藉此，在上部基材105a的上下面，被金屬塗敷的焊料會作為導電性接著層210a、210b來形成。金屬層215a與金屬層215b是藉由導電柱460來連結。藉此，金屬層215a與金屬層215b會被電性連接，可達成與第2實施形態相同的效果。另外，導電性接著層210a、210b可為同一金屬，或不同的金屬。

形成於上部基材105a的貫通口是儘可能設於上部基材105a的外周側為佳。並且，導電柱460是具有接近焊料的線膨脹係數之線膨脹係數的物質為佳，但亦可不是與焊料相同的金屬。例如，導電柱460、金屬層215a、215b及焊料(導電性接著層210a、210b)亦可由Kovar(註冊商標)所形成。導電柱460的形狀及配置的一例，可舉直徑3mm的棒狀構件被均等地配置16個的例子。金屬層215a，215b的厚度是例如可為0.5mm程度，但並非限於此。頂板接著層400的厚度是例如可為0.1mm～0.2mm程度，但並非限於此。導電性接著層210a、210b及金屬層215a、215b的厚度是例如可為0.01mm程度，但並非限於此。

由於本實施形態是可只以上述(1)～(7)的製造工程來製造電極，因此可大幅度地降低成本。

另外，亦可在上述(1)～(7)的製造工程後，在上部基材105a的上面、側面、下面外周，藉由熱噴塗氧化釔等來形成熱噴塗表層470，強化電漿耐性。熱噴塗表層470的厚度是例如可為0.01mm程度，但並非限於此。

另外，就其他的變形例而言，是取代藉由導電柱460來連接設於上部基材105a的上下之金屬層215a、215b，如圖7所示，亦可在上部基材105a的外周面側配置導電性的L字型夾具600，在此夾具600設置突出部600a，使突出部600a的側壁接觸於導電性接著層210b及金屬層215a、215b。藉此亦可利用導電性的夾具600來電性連接上下的金屬層215a、215b，藉此可使金屬層215a、215b及導電性接著層210a、210b形成接地電位。

另外，夾具600是使用螺絲605及彈簧圈610來使上部電極105密合於處理容器100的頂板而固定。藉此，利用彈簧圈610的反作用力，可不將夾具600的緊固直接施加於頂板地將上部電極105固定於頂面。並且，在夾具600的表面也熱噴塗氧化釔等，藉此形成熱噴塗表層470。

<第3實施形態>

其次，一邊參照圖8一邊說明有關本發明的第3實施形態的電極構造。本實施形態的電極亦可適用於在第1實施形態所說明的RIE電漿蝕刻裝置10的上部電極105。

(氣體路徑)

在本實施形態中，上部基材105a與電介體205也是以同一素材形成。因此，不會產生熱膨脹差，應力所造成的龜裂或腔室內的污染問題不會發生。並且，導電性接著層210a、210b及金屬層215是接地電位。因此，可使高頻電力的功率根據電介體205的位置來變化，使上部電極105下的高頻電場形成均一。

導電性接著層210a、210b是電阻率為10^-6～10^-2Ωcm的高電氣傳送層的點、及上部基材105a與電介體205的接合面以外的金屬層215亦可為鋁等的金屬熱噴塗必須與導電性接著層210a、210b確實地電性連接的點是與第1及第2實施形態相同。

另一方面，第3實施形態是在上部基材105a及電介體205嵌入氣體路徑形成用陶瓷管一體板500而形成貫通路徑。氣體路徑形成用陶瓷管一體板500是在複數的陶瓷管500a被劍山狀地配置於陶瓷板500b的狀態下，一體形成陶瓷管500a與陶瓷板500b。

各陶瓷管500a是被插入至設在上部基材105a及電介體205的各貴通部分，藉由陶瓷管接著層310來固定於上部基材105a及電介體205的貫通部分。陶瓷板500也同樣地在上部基材105a及電介體205的底面藉由陶瓷管接著層310來固定於上部基材105a及電介體205。

陶瓷板500b的下面是隔著頂板接著層400藉由消耗頂板部405所覆蓋。消耗頂板部405可藉由能夠裝卸的頂板接著層400來更換。

若根據本實施形態，則導電性接著層210a、210b及金屬層215是藉由劍山狀的氣體路徑形成用陶瓷管一體板500所覆蓋不露出。藉此，在本實施形態中，可防止在消耗頂板部405的更換時，因為重複接著‧剝離頂板接著層400，金屬從金屬層215剝離，而處理室內被金屬污染。

又，根據本實施形態，也因為上部基材105a與電介體205是同一素材，所以不會產生熱膨脹差，可解除應力所造成的龜裂或腔室內的污染問題。

若根據上述第1～第3實施形態，則可提供一種能夠安定地控制高頻的電場強度之電漿處理裝置。

以上，一邊參照附圖一邊說明有關本發明的較佳實施形態，但當然本發明並非限於該例。只要是該當業者，便可在申請專利範圍所記載的範疇內想到各種的變更例或修正例，當然該等亦屬於本發明的技術範圍。

例如，在上述各實施形態中，金屬層215是被電性連接至導電性接著層210a、210b。此情況，由於金屬層215是具有作為接地層的機能，因此被電性連接至金屬層215的導電性接著層210a、210b也形成接地電位。但，只要導電性接著層210a、210b是確實地形成接地電位的構成，金屬層215亦可覆蓋上部基材105a的全外周，例如側面側的金屬層215可不要。然而，下面的外周平面部的導電性接著層210b是一定需要。

在上述各實施形態中，導電性接著層210a、210b及金屬層215是接地電位，但本發明的電極並非限於此，亦可將導電性接著層210a、210b形成所望的電位，藉此使高頻電力的功率根據電介體205的位置來變化。但，此情況也是導電性接著層210a、210b及金屬層215幾乎為同電位。

又，上述各實施形態是舉傾斜狀作為電介體的形狀，但本發明的電介體並非限於此，亦可為使電漿的不均一形成均一的形狀。例如，本發明的電介體亦可如圖9所示在長軸方向切斷橢圓的形狀，或除此以外，亦可為中央部最厚，越往周邊部越薄的其他形狀。

又，本發明的電介體的厚度亦可為內側厚外側薄。又，本發明的電介體亦可配置成其中心與上部基材105a的中心一致。又，本發明的電介體亦可在電漿密度高的位置被圖案化配置。

又，本發明的電極並非限於上部電極，亦可為下部電極。亦可適用於上部電極及下部電極的雙方。例如，本發明的電漿處理裝置可在處理容器的內部具備對向於第1電極配置的第2電極，對第1及第2電極的其中任一供給高頻電力，在第1及第2電極的其中任一載置被處理體。此時，第1電極可為上部電極或下部電極。當第1電極為上部電極時，第2電極是形成下部電極。當第1電極為下部電極時，第2電極是形成上部電極。

本發明的電漿處理裝置並非限於平行平板型的電漿處理裝置。本發明的電漿裝置，除了電容耦合型(平行平板型)電漿處理裝置以外，可舉感應耦合型電漿處理裝置、微波電漿處理裝置等。本發明的電極，不僅平行平板型的電漿處理裝置，也可使用於其他的電漿處理裝置。

被處理體可為矽晶圓或基板。本發明亦可使用於平板顯示器(Flat Panel Display)。

10．．．RIE電漿蝕刻裝置

100．．．處理容器

105．．．上部電極

105a．．．上部基材

105b．．．氣體擴散部

110．．．下部電極

205．．．電介體

210a、210b．．．導電性接著層

215，215a、215b．．．金屬層

305．．．氣體路徑形成用陶瓷管

310．．．陶瓷管接著層

315．．．表面熱噴塗層

400．．．頂板接著層

405．．．消耗頂板部

500．．．氣體路徑形成用陶瓷管一體板

500a．．．陶瓷管

500b．．．陶瓷板

E．．．電場強度

圖1是本發明的各實施形態的RIE電漿蝕刻裝置的縱剖面圖。

圖2是用以說明流動於各實施形態的RIE電漿蝕刻裝置的高頻的圖。

圖3是表示上部電極的構造與電場強度的關係圖。

圖4是第1實施形態的上部電極的剖面圖。

圖5是第2實施形態的上部電極的剖面圖。

圖6是第2實施形態的變形例的上部電極的一部分的剖面圖。

圖7是第2實施形態的其他變形例的上部電極的一部分的剖面圖。

圖8是第3實施形態的上部電極的剖面圖。

圖9是表示上部電極的其他一例的剖面圖。

105a．．．上部基材

105c．．．氣孔

205．．．電介體

210a、210b．．．導電性接著層

215．．．金屬層

305．．．氣體路徑形成用陶瓷管

310．．．陶瓷管接著層

315．．．表面熱噴塗層

Claims (20)

1. 一種電漿處理裝置，包含：可減壓的處理容器；電極，設置在前述處理容器內；及高頻的電源供應器，用於供給高頻電力的功率進入前述處理容器內，以藉此產生電漿，其中前述電極包括：基材，由電介材料所形成；電介體，被嵌在前述基材內，且由與該基材相同的電介材料所形成；及導電性接著層，設置在前述基材和前述電介體之間的接合部分，前述導電性接著層將前述基材和前述電介體接合且固定在一起，其中前述基材包括凹部，且前述電介體被嵌在前述基材的前述凹部內。
2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述導電性接著層被控制成具有預先設定的電位，且前述高頻電力的功率之電場強度根據前述電介體的位置來變化。
3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述導電性接著層被控制成具有接地電位。
4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述導電性接著層的電阻率為10^-6~10^-2Ω．cm。
5. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述基材及前述電介體係由氧化鋁、氮化矽、氮化鋁的其中 任一所形成。
6. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電極另外包括金屬層，前述金屬層被設置用於覆蓋前述基材，且電性連接至前述導電性接著層，並具有和前述導電性接著層實質相同的電位。
7. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電介體係於電漿密度高的位置被圖案化而配置。
8. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電介體係配置成其中心會與前述基材的中心一致。
9. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電介體的厚度係內側厚外側薄。
10. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電介體為傾斜狀。
11. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，更具備有：對向電極，在前述處理容器的內部與前述電極對向配置，對前述電極或前述對向電極供給前述高頻電力的功率，在前述電極或對向電極載置被處理體。
12. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電極的電漿側的面係藉由可更換的消耗頂板部所罩住。
13. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述電極為上部電極，在前述上部電極中貫通複數的氣體導入管。
14. 如申請專利範圍第13項之電漿處理裝置，其中，在前述基材的電介體上方設有與前述複數的氣體導入管連通，擴散氣體的氣體擴散部。
15. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其中，前述電極係更具備有一或更多導電柱，其被配置成通過前述基材，且前述金屬層覆蓋前述基材的上面及下面，並被電性連接至前述導電柱。
16. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，係更具備有一或更多夾具，其被設置用於在前述基材的外側面處將前述基材固定至前述處理容器，其中，前述金屬層覆蓋前述基材的上面及下面，且被電性連接至前述夾具。
17. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中，前述導電性接著層被控制成具有接地電位。
18. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中，前述凹部具有傾斜狀，且被形成在前述基材的中心。
19. 一種電漿處理裝置用的電極，係於可減壓的處理容器內導入處理氣體而藉由對前述處理容器供給高頻電力的功率來產生電漿，而對被處理體實施電漿處理之電漿處理裝置用的電極，其特徵為：前述電極，係具備有：基材，由電介材料所形成；電介體，被嵌在前述基材內，且由與該基材相同的材料所形成；及導電性接著層，設置在前述基材和前述電介體之間，以接合和固定前述基材和前述電介體， 其中前述基材包括凹部，且前述電介體被嵌在前述基材的前述凹部內。
20. 如申請專利範圍第19項之電極，係更具備有金屬層，前述金屬層被設置用於覆蓋前述基材，且電性連接至前述導電性接著層，並具有和前述導電性接著層實質相同的電位。