(57)【要約】【課題】プラズマ生成に消費される高周波の電界強度分布を制御する。【解決手段】高周波のエネルギーによりプラズマを生成し、ウエハＷをプラズマ処理するプラズマエッチング装置１０に用いられる電極であって、金属により形成された基材１０５ａと、基材１０５ａのプラズマ側の面の中央部に設けられ、基材１０５ａから少なくとも一部が露出する第１の誘電体１０５ｂと、第１の誘電体１０５ｂとプラズマとの間に設けられ、金属により所定のパターンに形成された第１の抵抗体１０５ｄと、を有する。【選択図】図３
2010212276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にて被処理体をプラズマ処理する処理容器と、前記処理容器の内部にて互いに対向し、その間に処理空間を形成する第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかに接続され、前記処理容器内に高周波電力を出力する高周波電源と、を備えるプラズマ処理装置であって、
前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかは、
金属により形成された基材と、
前記基材のプラズマ側の中央部に設けられた第１の誘電体と、
前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属により所定のパターンに形成された第１の抵抗体と、を含むプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の誘電体は、板状である請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の抵抗体は、前記第１の誘電体のプラズマ側の面に密着して設けられた第２の誘電体に埋設されている請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の抵抗体のシート抵抗値は、２０Ω／□〜２０００Ω／□の範囲の値である請求項１〜３のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の抵抗体は、所定の間隔に離隔された複数のリング状の部材又は所定の間隔に離隔された複数の島状の部材を有する請求項１〜４のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記所定の間隔は、該間隔のインピーダンス１／Ｃωが前記第１の抵抗体の抵抗Ｒより大きくなるように設定される請求項５に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１の誘電体とプラズマとの間に金属の第２の抵抗体をさらに備える請求項１〜６のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体とのシート抵抗値の総和は、２０Ω／□〜２０００Ω／□の範囲の値である請求項７に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記離隔された第１の抵抗体の間には、前記第１の抵抗体の厚さより薄い第３の抵抗体が嵌入されている請求項５〜８のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の電極のいずれかに１３ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内のプラズマ生成用の高周波電力を供給する請求項９に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記第１の抵抗体を有する電極は、上部電極であり、
前記第１の抵抗体の離隔された部分にガス供給管を通す請求項５〜８のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１２】
印加された高周波電力によりガスからプラズマを生成し、生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置用の電極であって、
前記電極は、互いに対向し、その間にプラズマ処理空間を形成する第１及び第２の電極の少なくともいずれかであり、
金属により形成された基材と、
前記基材のプラズマ側の中央部に設けられた第１の誘電体と、
前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属により所定のパターンに形成された第１の抵抗体と、を有するプラズマ処理装置用の電極。
【請求項１３】
前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、一体化して形成された第２の抵抗体をさらに備える請求項１２に記載されたプラズマ処理装置用の電極。
【請求項１４】
前記プラズマ処理装置用の電極は、下部電極であり、
前記第２の抵抗体は、前記下部電極に設けられた静電チャックである請求項１３に記載されたプラズマ処理装置用の電極。
【請求項１５】
印加された高周波電力によりガスからプラズマを生成し、生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置用の電極であって、
前記電極は、互いに対向し、その間にプラズマ処理空間を形成する上部及び下部電極のうちの上部電極であり、
金属により形成された基材と、
前記基材のプラズマ側の中央部に設けられた第１の誘電体と、
前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属から形成された第１の抵抗体と、を有するプラズマ処理装置用の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に用いられる電極の構造及びその電極を用いたプラズマ処理装置に関する。より詳しくは、平行平板型の電極間においてプラズマの生成に消費される高周波による電界強度分布を制御するためのプラズマ処理装置用の電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマの作用により被処理体上にエッチングや成膜等の微細加工を施す装置としては、容量結合型（平行平板型）プラズマ処理装置、誘導結合型プラズマ処理装置、マイクロ波プラズマ処理装置等が実用化されている。このうち、平行平板型プラズマ処理装置では、対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくともいずれかに高周波電力を印加し、その電界エネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、生成された放電プラズマによって被処理体を微細加工する。
【０００３】
近年の微細化の要請に伴い、たとえば１００ＭＨｚの比較的高い周波数を持つ電力を供給し、高密度プラズマを生成することが不可欠になってきている。供給される電力の周波数が高くなると、高周波の電流が、表皮効果により電極のプラズマ側の表面を端部側から中心側に向かって流れる。これによれば、電極の中心側の電界強度が電極の端部側の電界強度より高くなる。このため、電極の中心側にてプラズマの生成に消費される電界エネルギーは、電極の端部側にてプラズマの生成に消費される電界エネルギーよりも大きくなり、電極の端部側よりも電極の中心側にてガスの電離や解離が促進される。この結果、中心側のプラズマの電子密度Ｎｅは、端部側のプラズマの電子密度Ｎｅより高くなる。プラズマの電子密度Ｎｅが高い電極の中心側ではプラズマの抵抗率が低くなるため、対向電極においても電極の中心側に高周波（電磁波）による電流が集中して、さらにプラズマ密度の不均一が高まる。
【０００４】
これに対して、プラズマ密度の均一性を高めるために、電極のプラズマ面の中心部分にセラミックス等の誘電体を埋設することが提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００５】
プラズマの均一性をより高めるために、誘電体をテーパ状に形成し、誘電体の厚みを中心から周辺に向かって薄くする方法も提案されている。図１６には、平行平板型プラズマ処理装置の上部電極の構成Ａ〜Ｄに対する電界強度の分布をシミュレーションした結果が示されている。上部電極９００の構成としては、（Ａ）アルミニウム（Ａｌ）等の金属により形成された基材９０５のプラズマ側の表面にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やイットリア（Ｙ２Ｏ３）の絶縁層９１０を溶射した場合、（Ｂ）基材９０５及び絶縁層９１０に加え、基材９１０の中心に比誘電率ε＝１０で直径２４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円柱状の誘電体９１５を埋め込んだ場合、（Ｃ）誘電体９１５をテーパ状（中心の厚み１０ｍｍ、端部の厚み３ｍｍ）に形成した場合、（Ｄ）誘電体９１５を段差状（一段目の直径８０ｍｍ、二段目の直径１６０ｍｍ、三段目の直径２４０ｍｍ）に形成した場合についてシミュレーションした。この結果、（Ａ）の誘電体がない場合、誘電体の中心部の電界強度は電極端部の電界強度より高くなった。これを、図１７Ａを参照しながら説明する。各条件での電界強度の最大値をＥｍａｘとしたときの電界強度分布をＥ／Ｅｍａｘとすると、電極９００の端部側から中心側に流れる高周波の電流に対して、電極９００のプラズマ側の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは、中心部で強くなっていることが分かる。
【０００６】
一方、図１６の（Ｂ）に示した円柱状の誘電体９１５の場合、誘電体の下方の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低くなった。これを、図１７Ｂを参照しながら説明すると、誘電体９１５のキャパシタンス成分Ｃと図示しないシースのキャパシタンス成分により分圧が生じ、電極９００の中心部の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下していることが分かる。ただし、誘電体９１５の端部にて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘに不均一が生じている。
【０００７】
図１６の（Ｃ）のテーパ状の誘電体９１５を設けた場合、電極の端部から中央に向けて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの均一性が高められた。これを、図１７Ｃを参照しながら説明すると、誘電体９１５の端部では中心部よりキャパシタンス成分が小さくなるため、フラットな誘電体９１５を設けた場合より誘電体９１５の端部にて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下しすぎず、均一な電界強度分布が得られたと考えられる。
【０００８】
図１６の（Ｄ）の段差状の誘電体９１５を設けた場合、図１６の（Ｃ）のテーパ状の誘電体９１５の場合に比べて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘに段差が生じるが、図１６の（Ｂ）の円形状の誘電体９１５の場合に比べて均一な電界強度分布に制御できた。シミュレーションの結果、テーパ状の誘電体を設けた場合の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが最も均等であるため、プラズマが最も均一に生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３６３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、基材９０５にテーパ状の誘電体９１５を埋め込む場合、次のような課題が生じる。誘電体９１５と基材９０５との接合には、接着剤やネジが用いられる。このとき、基材９０５はアルミニウム等の金属から形成され、誘電体９１５はセラミックス等から形成されるため、線熱膨張差が生じる。これを考慮して部材間に適当な隙間を設ける必要がある。
【００１１】
ここで、誘電体９１５がテーパ状であると、機械加工上の精度によりテーパ部分での寸法精度が悪くなる。この結果、熱膨張差による応力集中が生じる。接合界面の寸法公差のバラツキや誘電体の厚みの違いにより熱伝導差が生じることによっても応力集中が生じる。この応力集中により接合界面の接着剤が剥離する。前記物質の熱膨張係数の違いによれば、熱膨張差による隙間管理が困難であるため、剥離した接着剤が隙間から出てくることによりコンタミの原因となる。また、セラミックス等の誘電体９１５の表面へ溶射された絶縁層９１０とアルミニウム等の基材９０５の表面へ溶射された絶縁層９１０とでは、アドヒジョン差によりセラミックス表面に溶射された物質の方が剥がれやすい。この結果、誘電体９１５に溶射された物質が剥離することによってもコンタミが発生する。
【００１２】
上記問題に鑑み、本発明は、平行平板型の電極のプラズマ側の面の電界強度分布を制御することが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、内部にて被処理体をプラズマ処理する処理容器と、前記処理容器の内部にて互いに対向し、その間に処理空間を形成する第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかに接続され、前記処理容器内に高周波電力を出力する高周波電源と、を備えるプラズマ処理装置であって、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかは、金属により形成された基材と、前記基材のプラズマ側の中央部に設けられた第１の誘電体と、前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属により所定のパターンに形成された第１の抵抗体と、を含むプラズマ処理装置が提供される。
【００１４】
これによれば、高周波の電流が基材の金属表面を流れる際、電極の中心部に設けられた第１の誘電体の容積に応じたキャパシタンスにより高周波のエネルギーに分散が生じる。この結果、誘電体を設けた場合、電極の中心部において高周波の伝搬により発生する電磁界の電界強度は、誘電体を設けなかった場合に比べて低くなる。これに加えて、本発明に係る電極によれば、第１の誘電体とプラズマとの間に所定のパターンの第１の抵抗体が設けられる。これにより、高周波の電流は、基材の金属表面を流れるとともに第１の抵抗体の表皮にも流れる。高周波のエネルギーの一部は、電流が第１の抵抗体を流れる間に第１の抵抗体の抵抗値に応じたジュール熱に変換され、消費され、電流と抵抗に応じた電位分布が発生する。これにより、第１の抵抗体が配置された位置では、高周波の電界強度を徐々に下げることができる。
【００１５】
電極側のインピーダンスが大きければ大きいほど、プラズマに消費可能な電界エネルギーは小さくなる。よって、本発明に係る電極によれば、電極の中心側のインピーダンスを電極の端部側のインピーダンスより徐々に大きくするように、第１の誘電体の配置位置と容積（キャパシタンスＣ）の大きさ及び第１の抵抗体の配置位置と抵抗（レジスタンスＲ）の大きさを定める。これにより、電極の下部にて電界強度を均一にすることができ、プラズマ密度Ｎｅが均一なプラズマを生成することができる。
【００１６】
これによれば、第１の誘電体をテーパ状にする必要がないので、機械的加工の点でコストを低減することができる。また、従来、テーパ部分での寸法公差のバラツキや誘電体の厚みの違いにより、応力集中が生じて接着剤や溶射物質が剥離してコンタミの原因となっていた。しかしながら、かかる構成によれば、第１の誘電体をテーパ状にする必要がないので、接着剤や溶射物質の剥離を低減しコンタミを抑制することができる。
【００１７】
前記第１の誘電体は、板状であってもよい。前記第１の抵抗体は、前記第１の誘電体のプラズマ側の面に密着して設けられた第２の誘電体に埋設されていてもよい。
【００１８】
前記第１の抵抗体のシート抵抗値は、２０Ω／□〜２０００Ω／□の範囲の値を有していてもよい。
【００１９】
前記第１の抵抗体は、所定の間隔に離隔された複数のリング状の部材又は所定の間隔に離隔された複数の島状の部材を有していてもよい。
【００２０】
前記所定の間隔は、該間隔のインピーダンス１／Ｃωが前記第１の抵抗体の抵抗Ｒより大きくなるように設定されてもよい。
【００２１】
前記第１の誘電体とプラズマとの間に金属の第２の抵抗体をさらに備えていてもよい。
【００２２】
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体とのシート抵抗値の総和は、２０Ω／□〜２０００Ω／□の範囲の値であってもよい。
【００２３】
前記離隔された第１の抵抗体の間には、前記第１の抵抗体の厚さより薄い第３の抵抗体が嵌入されていてもよい。
【００２４】
前記第１及び第２の電極のいずれかに１３ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内のプラズマ生成用の高周波電力を供給されていてもよい。
【００２５】
前記第１の抵抗体を有する電極は、上部電極であり、前記第１の抵抗体の離隔された部分にガス供給管を通してもよい。
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、印加された高周波電力によりガスからプラズマを生成し、生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置用の電極であって、前記電極は、互いに対向し、その間にプラズマ処理空間を形成する第１及び第２の電極の少なくともいずれかであり、金属により形成された基材と、前記基材のプラズマ側の中央部に設けられた第１の誘電体と、前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属により所定のパターンに形成された第１の抵抗体と、を有するプラズマ処理装置用の電極が提供される。
【００２７】
前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、一体化して形成されていてもよい。
【００２８】
前記プラズマ処理装置用の電極は、下部電極であり、前記第２の抵抗体は、前記下部電極に設けられた静電チャックであってもよい。
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、印加された高周波電力によりガスからプラズマを生成し、生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置用の電極であって、前記電極は、互いに対向し、その間にプラズマ処理空間を形成する上部及び下部電極のうちの上部電極であり、金属により形成された基材と、前記基材のプラズマ側の中央部に設けられた第１の誘電体と、前記第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属から形成された第１の抵抗体と、を有するプラズマ処理装置用の電極が提供される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、平行平板型の電極のプラズマ側の面の電界強度分布を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＲＩＥプラズマエッチング装置１０の縦断面図である。
【図２】上記装置にかかる高周波の電流を説明するための図である。
【図３】抵抗体の抵抗値に応じた電界強度分布を示した図である。
【図４Ａ】低抵抗の抵抗体を設けた場合の電界強度分布を示した図である。
【図４Ｂ】中抵抗の抵抗体を設けた場合の電界強度分布を示した図である。
【図４Ｃ】高抵抗の抵抗体を設けた場合の電界強度分布を示した図である。
【図５】パターン化された抵抗体を設けた場合の電界強度分布を示した図である。
【図６】抵抗体のパターン化の一例を示した図である。
【図７】第１の抵抗体（パターン化された抵抗体）及び第２の抵抗体（一体型抵抗体）を設けた場合の電界強度分布を示した図である。
【図８】第１の抵抗体及びび第３の抵抗体（継ぎ目の抵抗体）を設けた場合の電界強度分布を示した図である。
【図９】第１の抵抗体（０．５Ω／□）、１００ＭＨｚに対して第３の抵抗体の厚みを変化させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１０】第１の抵抗体（５Ω／□）、１００ＭＨｚに対して第３の抵抗体の厚みを変化させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１１】第１の抵抗体（５０Ω／□）、１００ＭＨｚに対して第３の抵抗体の厚みを変化させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１２】第１の抵抗体（５Ω／□）、１３ＭＨｚに対して第３の抵抗体の厚みを変化させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１３】第１の抵抗体（５０Ω／□）、１３ＭＨｚに対して第３の抵抗体の厚みを変化させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１４】第１の抵抗体の中央を開口させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１５】第１の抵抗体の有無及び誘電体の形状を変化させた場合の電界強度分布を示した図である。
【図１６】誘電体の形状を変化させた場合の電界強度分布を示した従来例である。
【図１７Ａ】誘電体及び抵抗体がない場合の電界強度分布を示した従来例である。
【図１７Ｂ】誘電体があって抵抗体がない場合の電界強度分布を示した従来例である。
【図１７Ｃ】テーパ状の誘電体があって抵抗体がない場合の電界強度分布を示した従来例である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の各実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。
【００３３】
なお、以下に示す順序に従って本発明に係る実施形態について説明する。
〔１〕プラズマ処理装置の全体構成
〔２〕抵抗体と電界強度分布との関係
〔２−１〕誘電体及び抵抗体がない場合
〔２−２〕抵抗体がない場合
〔２−３〕抵抗体が低抵抗の場合
〔２−４〕抵抗体が中抵抗の場合
〔２−５〕抵抗体が高抵抗の場合
〔３〕抵抗体の形状や組合せと電界強度分布との関係
〔３−１〕第１の抵抗体（パターン化された抵抗体）の場合
〔３−２〕第１の抵抗体と第２の抵抗体（一体型抵抗体）の場合
〔３−３〕第１の抵抗体と第３の抵抗体（継ぎ目抵抗体）の場合
〔３−３−１〕周波数を変化させた場合の電界強度分布
〔３−３−２〕厚み違い抵抗体（第１及び第３の抵抗体）の電界強度分布
〔３−４〕中央が開口された第１の抵抗体の場合
〔４〕誘電体の形状と抵抗体と電界強度分布との関係
【００３４】
〔１〕プラズマ処理装置の全体構成
まず、本発明の一実施形態に係る電極を有するプラズマ処理装置の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電極を上部電極に用いたＲＩＥプラズマエッチング装置（平行平板型プラズマ処理装置）を示す。ＲＩＥプラズマエッチング装置１０は、高周波のエネルギーによりプラズマを生成し、ウエハＷをプラズマ処理するプラズマ処理装置に相当する。
【００３５】
ＲＩＥプラズマエッチング装置１０は、ゲートバルブＶから搬入したウエハＷを内部にてプラズマ処理する処理容器１００を有する。処理容器１００は、小径の上部円筒状チャンバ１００ａと大径の下部円筒状チャンバ１００ｂとから形成されている。処理容器１００は、たとえばアルミニウム等の金属から形成され、接地されている。
【００３６】
処理容器の内部には、上部電極１０５及び下部電極１１０が対向して配設され、これにより、一対の平行平板電極を構成している。上部電極１０５は、基材１０５ａ、第１の誘電体１０５ｂ、絶縁層１０５ｃ及び第１の抵抗体１０５ｄを有している。基材１０５ａは、たとえばアルミニウム、カーボン、チタン、タングステン等の金属から形成されている。第１の誘電体１０５ｂは、円柱状の平板であって、たとえばアルミナやイットリア等のセラミックスから形成されている。第１の誘電体１０５ｂは、基材１０５ａのプラズマ側の中央部に設けられている。基材１０５ａと第１の誘電体１０５ｂとは、接着剤により接合されている。
【００３７】
絶縁層１０５ｃは、基材１０５ａ及び第１の誘電体１０５ｂの下面に溶射によりアルミナ又はイットリアを吹き付けて形成される。溶射の際、第１の誘電体１０５ｂが露出された部分の近傍にて絶縁層１０５ｃの中に第１の抵抗体１０５ｄが埋め込まれる。第１の抵抗体１０５ｄは、リング状に３分割されたシート状の抵抗体である。第１の抵抗体１０５ｄは、たとえばアルミニウム、カーボン、チタン、タングステン等の金属から形成されている。なお、第１の抵抗体１０５ｄは、絶縁層１０５ｃから露出した状態で絶縁層１０５ｃのプラズマ側の面に密着して設けられていてもよい。
【００３８】
上部電極１０５の表面には、アルミナが溶射されている。上部電極１０５には、複数のガス穴１０５ｅが貫通していてシャワープレートとしても機能するようになっている。つまり、ガス供給源１１５から供給されたガスは、処理容器内のガス拡散空間Ｓにて拡散された後、複数のガス穴１０５ｅから処理容器内に導入される。なお、図１では、上部電極１０５の端部側のみにガス穴１０５ｅを設けているが、当然に中心部側にもガス穴１０５ｅが設けられている。その際は、基材１０５ａ、第１の誘電体１０５ｂ、絶縁層１０５ｃ及び第１の抵抗体１０５ｄを貫通するようにガス穴１０５ｅが設けられる。
【００３９】
下部電極１１０は、基材１１０ａを有している。基材１１０ａは、アルミニウム等の金属から形成されていて、絶縁層１１０ｂを介して支持台１１０ｃにより支持されている。これにより、下部電極１１０は電気的に浮いた状態になっている。なお、支持台１１０ｃの下方部分は、カバー１１５にて覆われている。支持台１１０ｃの下部外周には、バッフル板１２０が設けられていて、ガスの流れを制御する。
【００４０】
基材１１０ａには、冷媒室１１０ａ１が設けられていて、冷媒導入管１１０ａ２のイン側から導入された冷媒が、冷媒室１１０ａ１を循環し、冷媒導入管１１０ａ２のアウト側から排出されることにより、基材１１０ａを所望の温度に制御するようになっている。
【００４１】
基材１１０ａの上面には、静電チャック機構１２５が設けられていて、その上にウエハＷを載置するようになっている。静電チャック機構１２５の外周には、たとえばシリコンにて形成されたフォーカスリング１３０が設けられていて、プラズマの均一性を維持する役割を果たしている。静電チャック機構１２５は、アルミナ等の絶縁部材１２５ａに金属シート部材の電極部１２５ｂを介在させた構成を有する。電極部１２５ｂには、直流電源１３５が接続されている。直流電源１３５から出力された直流電圧が電極部１２５ｂに印加されることにより、ウエハＷは下部電極１１０に静電吸着される。
【００４２】
基材１１０ａは、第１の給電線１４０を介して第１の整合器１４５及び第１の高周波電源１５０に接続されている。処理容器内のガスは、第１の高周波電源１５０から出力された高周波の電界エネルギーにより励起され、これにより生成された放電型のプラズマによってウエハＷにエッチング処理が施される。
【００４３】
図２に示したように、第１の高周波電源１５０から、たとえば１００ＭＨｚの高周波電力が下部電極１１０に印加されると、表皮効果により高周波の電流は、下部電極１１０の表面を伝搬して、下部電極１１０の上部表面を端部から中央部に向けて伝搬する。これによれば、下部電極１１０の中心側の電界強度が下部電極１１０の端部側の電界強度より高くなり、下部電極１１０の中心側では端部側よりガスの電離や解離が促進される。この結果、下部電極１１０の中心側のプラズマの電子密度Ｎｅは、端部側のプラズマの電子密度Ｎｅより高くなる。プラズマの電子密度Ｎｅが高い下部電極１１０の中心側ではプラズマの抵抗率が低くなるため、対向する上部電極１０５においても上部電極１０５の中心側に高周波による電流が集中して、さらにプラズマ密度の不均一が高まる。しかしながら、本実施形態に係るプラズマエッチング装置１０では、上部電極１０５に第１の誘電体１０５ｂ及び第１の抵抗体１０５ｄが設けられている。これにより、第１の誘電体１０５ｂのキャパシタンス成分とシースのキャパシタンス成分とにより分圧し、中心部のプラズマ密度が周辺部のプラズマ密度より高い上記現象を解消し、プラズマ密度の均一性を図ることができる。このメカニズムについては後述する。なお、上部電極１０５の金属面を伝搬した高周波の電流は、処理容器１００を通ってグラウンドに流れる。
【００４４】
再び図１に戻って、第１の給電線１４０から分岐した第２の給電線１５５には、第２の整合器１６０及び第２の高周波電源１６５が接続されている。第２の高周波電源１６５から出力された、たとえば３．２ＭＨｚの高周波はバイアス電圧として下部電極１１０へのイオンの引き込みに使われる。
【００４５】
処理容器１００の底面には排気口１７０が設けられ、排気口１７０に接続された排気装置１７５を駆動することにより、処理容器１００の内部を所望の真空状態に保つようになっている。上部チャンバ１００ａの周囲には、マルチポールリング磁石１８０ａ、１８０ｂが配置されている。マルチポールリング磁石１８０ａ、１８０ｂは、複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体のケーシングに取り付けられていて、隣接する複数の異方性セグメント柱状磁石同士の磁極の向きが互いに逆向きになるように配置されている。これにより、磁力線が隣接するセグメント磁石間に形成され、上部電極１０５と下部電極１１０との間の処理空間の周辺部のみに磁場が形成され、処理空間にプラズマを閉じこめるように作用する。
【００４６】
〔２〕抵抗体と電界強度分布との関係
次に、上部電極１０５に設けられた第１の誘電体１０５ｂ及び第１の抵抗体１０５ｄの機能について説明する。前述したように、第１の抵抗体１０５ｄは、第１の誘電体１０５ｂのプラズマ側の面の近傍にて絶縁層１０５ｃ（第２の誘電体に相当）に埋設されている。第１の抵抗体１０５ｄは、上部電極１０５の下部の電界強度分布に次のような影響を及ぼす。これを証明するために発明者が行ったシミュレーションの結果を図３に示す。なお、シミュレーション条件としては、全てのシミュレーションに対してプラズマの抵抗ρを１．５Ωｍに設定した。また、特に言及がない限り、供給される高周波電力の周波数を１００ＭＨｚに設定した。また、以下において抵抗体のシート抵抗は、シート状の抵抗体の単位面積当たりの抵抗値（Ω／□）にて表わされる。
【００４７】
発明者は、第１の誘電体１０５ｂ及び第１の抵抗体１０５ｄを有しない場合、第１の抵抗体１０５ｄが低抵抗（０．００２Ω／□、２Ω／□）の場合、第１の抵抗体１０５ｄが中抵抗（２００Ω／□）の場合、第１の抵抗体１０５ｄが高抵抗（２０，０００Ω／□）の場合についてシミュレーションを実行した。
【００４８】
〔２−１〕誘電体及び抵抗体がない場合
本実施形態に係る上部電極１０５の構成の作用及び効果について説明する前に、第１の誘電体１０５ｂ及び第１の抵抗体１０５ｄが存在しない従来の電極の場合（図１７Ａ）の電界強度分布について説明する。以下では、各条件での電界強度の最大値をＥｍａｘとしたときの電界強度分布をＥ／Ｅｍａｘで示す。図３のＡグループに属する誘電体なし／抵抗体なしの場合のシミュレーション結果からも明らかなように、上部電極９００の端部側から中心側に流れる高周波の電流に対して上部電極の下部の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは中心部で強くなる。
【００４９】
〔２−２〕抵抗体がない場合
誘電体９１５のみが設けられ、抵抗体が存在しない従来の電極の場合（図１７Ｂ）、誘電体なし／抵抗体なしの場合に比べて上部電極９００の中央部の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低くなった。これによれば、高周波の電流が上部電極９００の金属表面を流れる際、上部電極９００の中心部に設けられた誘電体９１５の容積に応じたキャパシタンス成分とシースのキャパシタンス成分とにより分圧が生じ、誘電体下部にて高周波の電界強度に分散が生じたためである。
【００５０】
電界強度分布を改善するために、図１６の（Ｃ）に示したように、誘電体９１５をテーパ状にすることは既に提案され、既知の技術となっている。この場合、図１７Ｃに示したように、上部電極９００の端部から中央に向けて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの均一性が高められた。これは、誘電体９１５の端部では中心部よりキャパシタンス成分Ｃが小さくなるため、フラットな誘電体９１５を設けた場合より誘電体９１５の端部にて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下しすぎず、均一な分布が得られたと考えられる。
【００５１】
しかしながら、誘電体９１５をテーパ状に形成すると、アルミニウムの基材に対する誘電体の熱膨張差が大きく、接合面にて応力が集中し、また接合界面の寸法公差のバラツキによる熱伝導のバラツキが生じて接合面の隙間からゴミが生じる。また、誘電体面と金属面の違いにより溶射の付着性の差が生じて溶射物が剥がれる。これらはコンタミの原因となり、製品の歩留まりを低下させていた。そこで、発明者は、誘電体９１５をテーパ状に形成する替わりに、フラット形状の第１の誘電体１０５ｂに加え、絶縁層１０５ｃに第１の抵抗体１０５ｄを設けた。第１の抵抗体１０５ｄの作用及び効果について以下に説明する。
【００５２】
〔２−３〕抵抗体が低抵抗の場合
第１の抵抗体１０５ｄが低抵抗（０．０２Ω／□、２Ω／□）の場合、図３のシミュレーション結果では、誘電体及び抵抗体がない場合と同じＡグループの結果となった。この場合、図４Ａに示したように、高周波の電流Ｉは、上部電極１０５の基材１０５ａの金属表面を端部から中心部に向かって流れる。これと同時に、高周波の電流Ｉは、第１の抵抗体１０５ｄの金属表面を端部から中心部に向かって流れる。
【００５３】
ここで、基材１０５ａの金属表面から第１の抵抗体１０５ｄの端部までの間隔は、高周波電力のスキンデプスより小さい。スキンデプスとは、導電体の表面部分を実質的に高周波の電流が通過する表皮の厚さを示す。よって、本実施形態のように基材１０５ａから第１の抵抗体１０５ｄまでのギャップがスキンデプスより小さければ、高周波の電流Ｉは、第１の抵抗体１０５ｄの表面を流れることができる。一方、前記ギャップがスキンデプスを超えれば、高周波の電流Ｉは、第１の抵抗体１０５ｄの表面を流れることができない。なお、スキンデプスは次の式から定義される。
δ＝（２／ωσμ）１／２
ただし、ω＝２πｆ（ｆ：周波数）、σ：導電率、μ：透磁率
【００５４】
第１の抵抗体１０５ｄは低抵抗であるため、第１の抵抗体１０５ｄの中心位置ＰＣと端部位置ＰＥとはほぼ等電位になり、第１の抵抗体１０５ｄの金属表面を流れる電流量は、基材１０５ａの金属表面を流れる電流量とほぼ同等となると考えられる。この結果、プラズマ側から見ると、基材１０５ａと第１の抵抗体１０５ｄとは一体として見え、第１の誘電体１０５ｂは存在しないに等しくなる。つまり、第１の誘電体１０５ｂは、第１の抵抗体１０５ｄにより遮断されるため、第１の誘電体１０５ｂのキャパシタンス成分Ｃによっては高周波の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘを低下させることができず、第１の誘電体１０５ｂ及び第１の抵抗体１０５ｄがない場合（図１７Ａ）と同様の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘとなる。
【００５５】
〔２−４〕抵抗体が中抵抗の場合
一方、第１の抵抗体１０５ｄが中抵抗（２００Ω／□）の場合、図３のシミュレーション結果では、テーパ状の誘電体が存在する場合（図１７Ｃ）と同じＢグループの結果となった。この場合、図４Ｂに示したように、高周波の電流Ｉは、上部電極１０５の基材１０５ａの金属表面を端部から中心部に向かって流れる。これと同時に、高周波の電流Ｉは、第１の抵抗体１０５ｄの金属表面を端部から中心部に向かって流れる。
【００５６】
このとき、第１の抵抗体１０５ｄは中抵抗である。このため、第１の抵抗体１０５ｄの中心位置ＰＣと端部位置ＰＥとには電位差が生じ、高周波のエネルギーの一部は、電流が第１の抵抗体１０５ｄを流れる間に第１の抵抗体１０５ｄの抵抗値Ｒに応じたジュール熱に変換され、消費され、電流と抵抗に応じた電位分布が発生する。このようにして、第１の抵抗体１０５ｄが中抵抗である場合、高周波の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘを徐々に下げることができる。
【００５７】
つまり、第１の抵抗体１０５ｄを設けたことにより、上部電極１０５の中心側のインピーダンスＺ（＝Ｃ＋Ｒ）を上部電極１０５の端部側のインピーダンスＺ（＝Ｃ）より徐々に大きくすることができる。電極側のインピーダンスが大きければ大きいほど、プラズマに消費可能な電界エネルギーは小さくなる。これにより、図４Ｂに示したように、上部電極１０５の中心側と端部との電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘを均一にすることができる。この結果、テーパ状の誘電体を使用しなくても、円柱状の第１の誘電体１０５ｂ及び第１の抵抗体１０５ｄを用いて、テーパ状の誘電体を用いた場合と同じように電子密度Ｎｅが一様なプラズマを生成することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る上部電極１０５では、第１の誘電体１０５ｂをテーパ状にする必要がないので、機械的な加工精度を上げる必要がなくコストを低減することができるとともに、接着剤や溶射物質の剥離を低減しコンタミを抑止することができる。
【００５９】
〔２−５〕抵抗体が高抵抗の場合
第１の抵抗体１０５ｄが高抵抗（２０，０００Ω／□）の場合、図３のシミュレーション結果では、誘電体があって抵抗体が存在しない場合（図１７Ｂ）と同じＣグループの結果となった。この場合、図４Ｃに示したように、高周波の電流Ｉは、上部電極１０５の基材１０５ａの金属表面を端部から中心部に向かって流れる。しかし、第１の抵抗体１０５ｄが高抵抗であるため、第１の抵抗体１０５ｄは絶縁物と同様に作用し、高周波の電流Ｉは、第１の抵抗体１０５ｄの金属表面を流れない。この結果、プラズマ側からは、図１７Ｂの誘電体のみが存在する場合と同様に第１の誘電体１０５ｂのキャパシタンス成分Ｃだけが見え、電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは電極中央にて低くなり、誘電体端部にて不均一になる。
【００６０】
以上の結果から、発明者は、第１の抵抗体１０５ｄのシート抵抗値を、低抵抗（２Ω／□）より大きく、高抵抗（２００００Ω／□）より小さい値として、２０Ω／□〜２０００Ω／□の中抵抗値に設定されると第１の誘電体１０５ｂをテーパ状にした構造と同等の効果を得ることができると結論付けた。
【００６１】
〔３〕抵抗体の形状や組合せと電界強度分布との関係
次に、発明者は、抵抗体の形状や組合せの適正化を図るために、抵抗体の形状や組合せが電界強度分布にどのように影響を与えるかのシミュレーションを実行した。
【００６２】
〔３−１〕第１の抵抗体（パターン化された抵抗体）の場合
初めに、発明者は、第１の抵抗体１０５ｄを図５及び図６（ａ）に示したようにパターン化した。図５の１−１断面は、図６（ａ）の右半分を示す。第１の抵抗体１０５ｄは、リング状に３分割されている。外側のリング状部材１０５ｄ１の直径φは２４０ｍｍであり、中央のリング状部材１０５ｄ２の直径φは１６０ｍｍであり、内側の円形部材１０５ｄ３の直径φは８０ｍｍである。各部材は、所定の間隔だけ等間隔に離隔されている。所定の間隔は、該間隔のインピーダンス１／Ｃωが第１の抵抗体１０５ｄの抵抗Ｒより大きくなるように設定される。
【００６３】
図５（ｂ）のシミュレーション結果によれば、第１の抵抗体１０５ｄが低抵抗（０．００２Ω／□、２Ω／□）及び中抵抗（２００Ω／□）の場合、図１６の（Ｄ）に示した段付きの誘電体９１５を設けた場合に近い電界強度分布になった。プラズマ側からは、第１の誘電体１０５ｂのキャパシタンス成分Ｃ、第１の抵抗体１０５ｄの抵抗成分Ｒ１及び絶縁層１０５ｃの金属間に生じるリアクタンス成分Ｘ１が見え、これにより、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘを低下させることによって分布全体を図５（ｂ）に示したように均一に分布させ、均一なプラズマを生成することができる。第１の抵抗体１０５ｄが高抵抗（２０，０００Ω／□）の場合、低抵抗及び中抵抗の場合より第１の誘電体１０５ｂの端部付近にて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの不均一が見られた。これによれば、特に、第１の誘電体１０５ｂの厚み等に制約がある場合、第１の抵抗体１０５ｄのパターン化により電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの状態を補正することができる。
【００６４】
なお、第１の抵抗体１０５ｄは、図６（ａ）に示したように、所定の間隔に離隔された複数のリング状部材として形成される替わりに、図６（ｂ）のように所定の間隔に離隔された略正方形の複数の島状部材であってもよく、図６（ｃ）のように所定の間隔に離隔された円形の複数の島状部材であってもよい。いずれの場合も、前述したとおり、所定の間隔は、該間隔のインピーダンス１／Ｃωが第１の抵抗体１０５ｄの抵抗Ｒより大きくなるように設定される。
【００６５】
〔３−２〕第１の抵抗体と第２の抵抗体（一体型抵抗体）の場合
次に、発明者は、図７に示したように、リング状に三分割した第１の抵抗体１０５ｄに加え、第１の誘電体１０５ｂとプラズマの間に一体型（シート状）の第２の抵抗体１０５ｆを設けた。図７では、第２の抵抗体１０５ｆは、第１の抵抗体１０５ｄの下方にて絶縁層１０５ｃに埋設されているが、第１の抵抗体１０５ｄの上方にて絶縁層１０５ｃに埋設されていてもよい。第２の抵抗体１０５ｆは、絶縁層１０５ｃから露出した状態で絶縁層１０５ｃのプラズマ側の面に密着して設けられていてもよい。
【００６６】
これによれば、第２の抵抗体１０５ｆが低抵抗（０．０１Ωｍ）の場合、図７（ａ）に示したように、プラズマ側からは、第１の誘電体１０５ｂのキャパシタンス成分Ｃ、第１の抵抗体１０５ｄの抵抗成分Ｒ１、第１の抵抗体１０５ｄのギャップ部分のリアクタンス成分Ｘ１及び第２の抵抗体１０５ｆの抵抗成分Ｒ２が見える。これにより、図７（ｂ）の上のグラフに示したように、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘをなだらかに低下させることができる。特に、第１の誘電体１０５ｂの厚み等に制約がある場合、第２の抵抗体にて電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの状態を補正することができる。
【００６７】
また、第２の抵抗体１０５ｆが高抵抗（１Ωｍ）の場合にも、図７（ｂ）の下のグラフに示したように、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘを低下させることによって分布全体を均一にすることができる。第２の抵抗体１０５ｆが高抵抗の場合、抵抗成分Ｒ２が大きいため、第２の抵抗体１０５ｆが低抵抗の場合に比べて、プラズマ側からは第２の抵抗体１０５ｆが絶縁物化して見えている。なお、第２の抵抗体１０５ｆを高抵抗なものと低抵抗なものとを複数組み合わせて用いてもよい。
【００６８】
このように、第１の誘電体１０５ｂとプラズマとの間に、第１の抵抗体１０５ｄとともに一体型の第２の抵抗体１０５ｆを設けた場合、第１の抵抗体１０５ｄと第２の抵抗体１０５ｆとのシート抵抗値の総和を低抵抗（２Ω／□）より大きく、高抵抗（２００００Ω／□）より小さい値として、２０Ω／□〜２０００Ω／□にすると好ましい。
【００６９】
〔３−３〕第１の抵抗体と第３の抵抗体（継ぎ目抵抗体）の場合
〔３−３−１〕周波数を変化させた場合の電界強度分布
つぎに、第１の抵抗体と第３の抵抗体（継ぎ目抵抗体）との組合せ電極において周波数を変化させた場合の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの変化について説明する。発明者は、図８（ａ）に示したように、リング状に三分割した第１の抵抗体１０５ｄに加え、三分割された第１の誘電体１０５ｂのギャップに第３の抵抗体１０５ｇを嵌入した。つまり、第３の抵抗体１０５ｇは、第１の抵抗体１０５ｄの継ぎ目に設けられ、隣接する第１の抵抗体１０５ｄ同士を連結する。
【００７０】
このときの条件としては、第１の抵抗体１０５ｄは、幅D１＝２００μｍ、直径φ＝１６０ｍｍ，２４０ｍｍ、８０ｍｍのリング状又は円形状部材であって、その抵抗値を２Ω／□に設定した。第３の抵抗体１０５ｇの抵抗値は、２００Ω／□、２０００Ω／□、２００００Ω／□を設定し、それぞれの場合についてシミュレーションを行った。その結果を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）には、プラズマ励起用の第１の高周波電源１５０から出力される高周波電力の周波数を１００ＭＨｚ、１３ＭＨｚ、２ＭＨｚに設定した場合が示されている。
【００７１】
これによれば、周波数が２ＭＨｚ→１３ＭＨｚ→１００ＭＨｚと高くなるにつれ、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低下する傾向を示している。この傾向は、第３の抵抗体１０５ｇの抵抗値を２００Ω／□、２０００Ω／□、２００００Ω／□と変化させても変わらなかった。これについて考察すると、キャパシタンスＣは１／ｊωＣで示され、周波数ｆ（ω＝２πｆ）に依存するのに対して、レジスタンスＲは、周波数に依存しない。よって、第１の誘電体１０５ｂのキャパシタンス成分ＣによるインピーダンスＺは、周波数が上がると減少する。一方、レジスタンスＲは、周波数に拘わらず一定である。よって、全体のインピーダンスＺの周波数特性は、周波数が上がると減少し、第１の抵抗体１０５ｄ及び第３の抵抗体１０５ｇに高周波の電流が流れやすくなる。図８（ｂ）の結果では、第３の抵抗体１０５ｇが高抵抗であるほど、キャパシタンスＣ及びレジスタンスＲによる電界強度の低下が発揮され、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低下する。また、周波数が高いほど第１及び第３の抵抗体に高周波の電流が流れて、電界強度の低下が発揮され、第３の抵抗体１０５ｇの抵抗値が低くなっても上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低下し、電極下方での分布全体の均一性を図ることができる。
【００７２】
〔３−３−２〕厚み違い抵抗体（第１及び第３の抵抗体）の電界強度分布
次に、発明者は、図９（ａ）に示したように、リング状に三分割した第１の抵抗体１０５ｄの幅Ｌ（ギャップ）を変化させるとともに、第３の抵抗体１０５ｇの厚さＤ２を変化させてシミュレーションを行った。このときの条件としては、第１の抵抗体１０５ｄは、幅D１＝２００μｍ、直径φ＝１６０，２４０ｍｍのリング状及び直径φ＝８０の円形状であって、その抵抗値を０．５Ω／□に設定した。高周波電力の周波数は、１００ＭＨｚである。第３の抵抗体１０５ｇの厚さは、０．１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍと可変に設定した。
【００７３】
その結果を図９（ｂ）に示す。第１の抵抗体１０５ｄの幅Ｌについては、上のグラフから２ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍに設定された結果を示している。これを見るといずれの場合にも、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低下せず、電極下方での電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの均一性を図ることはできなかった。
【００７４】
そこで、発明者は、図９に示したシミュレーションと同じ構成であって、第１の抵抗体１０５ｄの抵抗値のみをより高抵抗の５Ω／□に設定した。高周波電力の周波数は１００ＭＨｚ、第３の抵抗体１０５ｇの厚さＤ２を０．１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍに設定した。
【００７５】
その結果を図１０に示す。これを見ると、幅Ｌが２ｍｍの場合、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低下しなかった。一方、幅Ｌが１０ｍｍ及び２０ｍｍの場合、第３の抵抗体１０５ｇの厚みが薄いほど上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下する傾向が見られた。
【００７６】
さらに、発明者は、上記構成であって、第１の抵抗体１０５ｄの抵抗値のみをより高抵抗の５０Ω／□に設定した。高周波電力の周波数は１００ＭＨｚ、第３の抵抗体１０５ｇの厚さＤ２を０．１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍに設定した。
【００７７】
その結果を図１１に示す。これを見ると、幅Ｌが２ｍｍ、１０ｍｍ及び２０ｍｍのすべての場合において、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下する傾向が見られ、第３の抵抗体１０５ｇの厚みが薄いほどこの傾向は顕著に見られた。
【００７８】
次に、発明者は、上記構成であって、第１の抵抗体１０５ｄの抵抗値を５Ω／□、高周波電力の周波数を１３ＭＨｚに変更し、第３の抵抗体１０５ｇの厚さＤ２を０．１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍに設定した。
【００７９】
その結果を図１２に示す。これを見ると、幅Ｌが２ｍｍ、１０ｍｍ及び２０ｍｍのすべての場合において、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘは低下せず、電極下方での電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの均一性を図ることはできなかった。
【００８０】
そこで、発明者は、上記構成であって、第１の抵抗体１０５ｄの抵抗値をより高い５０Ω／□に変更し、高周波電力の周波数を１３ＭＨｚ、第３の抵抗体１０５ｇの厚さＤ２を０．１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍに設定した。
【００８１】
その結果を図１３に示す。これによれば、幅Ｌが大きくなるにつれ、上部電極１０５の中央部分の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下し、電極下方での電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの均一性を図ることができた。
【００８２】
以上の結果から、装置に１３ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の高周波電力を供給するとともに、第１の抵抗体１０５ｄのシート抵抗値を５Ω／□〜５０Ω／□の範囲に設定した場合、リング状の第１の抵抗体１０５ｄの所定の間隔を１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に設計することが好ましいことがわかる。
【００８３】
〔３−４〕中央が開口された第１の抵抗体の場合
次に、発明者は、図１４（ａ）に示したように、第１の抵抗体１０５ｄを中央にて開口した１つのリング状部材とした場合についてシミュレーションを行った。このときの条件としては、最初に、第１の抵抗体１０５ｄの中央開口をφ＝１６０ｍｍに設定し、その抵抗値を０．００２Ω／□、２Ω／□、２００Ω／□、２０，０００Ω／□に設定した。また、高周波電力の周波数を１００ＭＨｚに設定した。その結果を、図１４（ｂ）に示す。これによれば、第１の抵抗体１０５ｄの開口径に応じて開口した部分近傍の上部電極の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下した。
【００８４】
そこで、発明者は、第１の抵抗体１０５ｄの中央開口をφ＝８０ｍｍに変更した場合についてシミュレーションを行った。その結果、やはり、第１の抵抗体１０５ｄの開口径に応じて開口した部分近傍の上部電極１０５の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘが低下した。図１４（ｂ）の結果から、金属の抵抗体（第１の抵抗体１０５ｄ）の開口径は、第１の誘電体１０５ｂに段差部を設けたり、テーパ状にすることと同様の効果を奏することがわかった。
【００８５】
〔４〕誘電体の形状と抵抗体と電界強度分布との関係
最後に、第１の誘電体１０５ｂのテーパ部分の角度を変えた場合、一体型の第１の抵抗体１０５ｄがある場合とない場合で電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの低下にどの程度の効果の違いがあるかをシミュレーションした。
【００８６】
このときの条件としては、図１５（ａ）に示したように、比誘電率εが１０、直径φ２４０ｍｍ、中心部の高さが１０ｍｍの第１の誘電体１０５ｂを用いた。また、第１の誘電体１０５ｂの端部の高さｔは１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍと変化させた。また、高周波電力の周波数を１００ＭＨｚに設定した。なお、上下電極のギャップは５ｍｍである。
【００８７】
その結果を、図１５（ｂ）に示す。上図は第１の抵抗体１０５ｄを設けなった場合、下図は第１の抵抗体１０５ｄを設けた場合である。どちらも、高さｔが大きくなるほど第１の誘電体１０５ｂ端部のキャパシタンス成分Ｃが大きくなるため、電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘの低下が大きくなった。しかしながら、第１の抵抗体１０５ｄを設けた場合には、設けなかった場合に比べて、上部電極１０５の電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘがなめらかに変化した。この結果、第１の誘電体１０５ｂとプラズマとの間に第１の抵抗体１０５ｄを挟むと、第１の誘電体１０５ｂの形状のみに依存しない均一な電界強度分布を得ることができることがわかった。
【００８８】
以上に説明したように、上記実施形態にかかる電極によれば、第１の誘電体１０５ｂの容量と単数又は複数の抵抗体の抵抗値とにより、上部電極１０５のプラズマ面に形成されるシース電界に影響を及ぼし、これにより、プラズマを生成するための電界強度分布Ｅ／Ｅｍａｘを低下させることができる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
たとえば、本発明に係る電極の第１の抵抗体は、第１の誘電体とプラズマとの間に設けられ、金属により所定のパターンに形成されていればよく、たとえば、絶縁層に埋設しておらず、プラズマ側に露出していてもよい。
【００９１】
また、本発明に係る電極は、上部電極に限られず下部電極であってもよい。上部電極及び下部電極の両方に適用してもよい。このとき、上述した第２の抵抗体は、直流電圧が印加されることにより下部電極上に載置されたウエハＷを静電吸着する静電チャックの機能と兼用していてもよい。
【００９２】
第１の抵抗体がパターン化された場合に、ギャップ部分に上記電極を貫通する複数のガス穴を通してもよい。
【００９３】
被処理体は、２００ｍｍや３００ｍｍ以上のシリコンウエハであってもよく、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０                プラズマエッチング装置
１０５              上部電極
１０５ａ，１１０ａ  基材
１０５ｂ            第１の誘電体
１０５ｃ、１１０ｂ  絶縁層
１０５ｄ            第１の抵抗体
１０５ｆ            第２の抵抗体
１０５ｇ            第３の抵抗体
１１０              下部電極
１５０              第１の高周波電源
１６５              第２の高周波電源
Ｗ                  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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