JPH0850997A - Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device - Google Patents

Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device

Info

Publication number
JPH0850997A
JPH0850997A JP6202770A JP20277094A JPH0850997A JP H0850997 A JPH0850997 A JP H0850997A JP 6202770 A JP6202770 A JP 6202770A JP 20277094 A JP20277094 A JP 20277094A JP H0850997 A JPH0850997 A JP H0850997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
discharge
plasma
groove
grooves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6202770A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Sugawara
實 菅原
Naoaki Yokogawa
直明 横川
Daisuke Aonuma
大介 青沼
Yoshi Watabe
嘉 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ANERUBA KK
Original Assignee
ANERUBA KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ANERUBA KK filed Critical ANERUBA KK
Priority to JP6202770A priority Critical patent/JPH0850997A/en
Publication of JPH0850997A publication Critical patent/JPH0850997A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate a problem in nonuniformity of plasma density to utilize in substrate treatment in high-frequency discharge for forming high-density plasma with hollow discharge generated. CONSTITUTION:Grooves 35 consisting of a plurality of peripheral grooves 35-1 to 35-17 are concentrically formed on the surface of an electrode for rf hollow discharge. The opening size of the grooves 35 is fixed to the size to generate the hollow discharge. In the depth of the grooves 35, the grooves 35 are shallow in depth at the position corresponding to the portion liable to have high plasma density in plasma space, and are deep in depth at the position corresponding to the portion liable to have low plasma density by appropriately engaging and inserting an auxiliary electrode member 36 with and in the said grooves 35. As the result, the grooves 35 have a depth profile enabling to uniform the distribution of the plasma density in the discharge space.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願の発明は、例えば半導体ウエ
ハや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の各種基板に対し
て表面処理を行うための高周波放電に使用される高周波
放電用電極及びこの電極を利用した高周波プラズマ基板
処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes a high frequency discharge electrode used for high frequency discharge for surface treatment of various substrates such as semiconductor wafers and glass substrates for liquid crystal displays, and the electrode. The present invention relates to a high frequency plasma substrate processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、高周波回路を放電空間の容量
で結合させた容量結合型高周波放電(以下、単にrf放
電と略す)により生成したプラズマを利用して、半導体
ウエハや液晶基板等の基板に対して各種処理を施すこと
が行われている。例えば、rf放電により生成したプラ
ズマを利用したCVD(気相化学成長)法によって半導
体膜や絶縁膜等の各種の薄膜が製作されているし、ま
た、RIE(反応性イオンエッチング)でも、rf放電
により生成したプラズマの利用が盛んに行われている。
尚、rf即ち「高周波」の定義については分野によって
若干異なるが、本願発明では広く数百Hz以上の周波数
を「高周波」と呼ぶことにする。従って、厳密には無線
周波数(rf)とは呼ばない周波数の電力で放電させる
場合もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate has been utilized by utilizing plasma generated by a capacitively coupled high frequency discharge (hereinafter simply referred to as rf discharge) in which a high frequency circuit is coupled by a capacity of a discharge space. Various processes are performed on the. For example, various thin films such as a semiconductor film and an insulating film are manufactured by a CVD (vapor phase chemical growth) method using plasma generated by rf discharge, and RIE (reactive ion etching) also causes rf discharge. Utilization of the plasma generated by has been actively performed.
Although the definition of rf, that is, "high frequency" is slightly different depending on the field, in the present invention, a frequency of several hundreds Hz or higher will be referred to as "high frequency". Therefore, in some cases, the electric power may be discharged with a frequency not strictly called radio frequency (rf).

【0003】rf放電による方式は、電子サイクロトロ
ン共鳴を利用してプラズマ密度を上昇させたり、ヘリコ
ン波を利用して電気エネルギー投入効率を上昇させる方
式と比べて、放電のための構造が簡便であるという長所
を有するものの、形成されるプラズマのプラズマ密度が
比較的低く、高密度プラズマを必要とするプロセスには
一般的に不向きであるという欠点がある。このような欠
点を解消する方法として、DC放電でよく知られている
ホロー陰極構造を応用し、rf放電においてもホロー陰
極放電に類似した機構によりプラズマ密度を上昇させる
試みがなされており、特公平3−38345号公報にお
いて提案されている。以下の説明において、このような
rf放電においてホロー陰極放電に類似した機構を採用
するものを、「rfホロー放電」と記す。
The rf discharge method has a simpler structure for discharge, as compared with the method of increasing plasma density by utilizing electron cyclotron resonance or increasing electric energy input efficiency by using helicon waves. However, the plasma density of the formed plasma is relatively low, and thus it is generally unsuitable for a process requiring a high density plasma. As a method of solving such a defect, an attempt is made to increase the plasma density by applying a well-known hollow cathode structure in DC discharge and also in rf discharge by a mechanism similar to the hollow cathode discharge. It is proposed in Japanese Patent Publication No. 3-38345. In the following description, such an rf discharge that employs a mechanism similar to the hollow cathode discharge is referred to as "rf hollow discharge".

【0004】図10から図12は、上記公報に開示され
た従来の高周波放電用電極を説明する概略図であり、図
10は従来の高周波放電用電極が採用された高周波放電
装置全体の図、図11及び図12は、rfホロー放電を
達成する従来の電極の例を示す図である。まず、図10
に示す高周波放電装置は、放電室1と、放電室1の内部
を排気する排気系11及び放電室1に所定のガスを導入
するガス導入系12と、放電室1の内部に配置された一
対の電極2,3と、この一対の電極2,3の一方に高周
波を印加する高周波電源4等とを備えている。尚、この
図10に示す放電装置は、具体的には高周波放電をエッ
チングなどの基板処理に用いる装置であり、処理される
基板10が一対の電極2,3のうちの他方の電極2の対
向面に載置され、この他方の電極2に高周波電力が印加
される。尚、以下の説明において、基板が載置される側
の電極を「基板電極」と呼び、基板電極に対向したもう
一方の電極を「対向電極」と呼ぶ。また、一対の電極の
各々の向かい合う前面を、本願では「対向面」と呼んで
いる。
10 to 12 are schematic views for explaining the conventional high-frequency discharge electrode disclosed in the above publication, and FIG. 10 is a diagram of the entire high-frequency discharge device adopting the conventional high-frequency discharge electrode, 11 and 12 are diagrams showing examples of conventional electrodes that achieve rf hollow discharge. First, FIG.
The high frequency discharge device shown in FIG. 1 includes a discharge chamber 1, an exhaust system 11 for exhausting the inside of the discharge chamber 1, a gas introduction system 12 for introducing a predetermined gas into the discharge chamber 1, and a pair arranged inside the discharge chamber 1. The electrodes 2 and 3 and a high frequency power source 4 for applying a high frequency to one of the pair of electrodes 2 and 3 are provided. The discharge device shown in FIG. 10 is specifically a device that uses high-frequency discharge for substrate processing such as etching, and the substrate 10 to be processed faces the other electrode 2 of the pair of electrodes 2 and 3. It is placed on the surface and high frequency power is applied to the other electrode 2. In the following description, the electrode on the side where the substrate is placed is called the "substrate electrode", and the other electrode facing the substrate electrode is called the "counter electrode". Further, the facing front surfaces of the pair of electrodes are referred to as “opposing surfaces” in the present application.

【0005】ホロー陰極放電は、ホロー即ち中空状の陰
極を使用し、その中空の部分にプラズマが引き込まれる
現象を利用している。この場合、電子は周囲の電位障壁
(陰極のマイナス電位)により中空の部分で静電的に捕
捉されて累積的に電離増殖し、この結果この部分で高密
度のプラズマが得られることになる。rf放電において
は、DC放電におけるような意味での「陰極」というも
のは存在しない。しかしながら、rf放電においても、
電極の表面に溝や凹部を形成してホロー陰極放電に類似
した電子捕捉現象を生じさせ、これを利用して高密度プ
ラズマを形成するのが図10に示す装置である。
Hollow cathode discharge uses a hollow or hollow cathode and utilizes the phenomenon that plasma is drawn into the hollow portion. In this case, the electrons are electrostatically trapped in the hollow portion by the potential barrier around the cathode (negative potential of the cathode) and cumulatively ionize and multiply. As a result, high density plasma is obtained in this portion. In rf discharge, there is no “cathode” in the sense as in DC discharge. However, even in rf discharge,
The device shown in FIG. 10 forms a groove or a recess on the surface of an electrode to cause an electron trapping phenomenon similar to a hollow cathode discharge, and uses this to form high density plasma.

【0006】このようなホロー陰極放電構造は、対向電
極3に取り入れらてれおり、図11及び図12はこの対
向電極3の対向面の状態を概略的に示している。即ち、
図11に示すように、対向電極3の対向面に小さな円形
の凹部31を多数設けたり、また図12に示すように、
円周形の溝32を同心状に複数設けたりすることによっ
て、その凹部31や溝32の部分でrfホロー放電を達
成しようとしている。即ち、その凹部31や溝32の部
分にプラズマが引き込まれて進入し、当該凹部31や溝
32に電子が静電的に捕捉されて累積的に増加する結
果、高密度のプラズマが形成されることになる。
Such a hollow cathode discharge structure is incorporated in the counter electrode 3, and FIGS. 11 and 12 schematically show the state of the facing surface of the counter electrode 3. That is,
As shown in FIG. 11, a large number of small circular recesses 31 are provided on the facing surface of the counter electrode 3, or as shown in FIG.
By providing a plurality of circumferential grooves 32 concentrically, rf hollow discharge is attempted to be achieved in the recess 31 and the groove 32. That is, plasma is drawn into the recesses 31 and grooves 32 and enters, and electrons are electrostatically trapped in the recesses 31 and grooves 32 and cumulatively increase. As a result, high-density plasma is formed. It will be.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、rfホ
ロー放電の積極的利用によりrf放電においてもプラズ
マ密度を向上させるべく研究が行われてきた。しかしな
がら、残されている問題点として、rf放電プラズマは
プラズマ密度の不均一性の問題を依然として抱えてお
り、改良が必要とされている。即ち、図10に示す高周
波放電装置において、例えば図11に示す構造の電極を
採用した場合、各凹部31に捉えられるプラズマの量が
各凹部31同士で均一にできないという問題がある。即
ち、図13は図11の対向電極3の凹部31にプラズマ
が引き込まれて進入する状態を示した断面概略図である
が、この図に示すように、ある凹部31にはプラズマが
入り込み電子捕捉によるプラズマ密度増大機構が働いて
いるものの、隣合う別の凹部31ではプラズマが引き込
まれないという状態となり得る。また一方、図12に示
す構造の電極を採用した場合、凹部が周状につながって
いるので、上のような問題は生じにくいが、対向電極3
の径方向のプラズマ密度の不均一性の問題は解決されな
いという問題がある。
As described above, research has been conducted to improve the plasma density even in rf discharge by positively utilizing the rf hollow discharge. However, as a remaining problem, the rf discharge plasma still has a problem of non-uniformity of plasma density, and improvement is needed. That is, in the high-frequency discharge device shown in FIG. 10, for example, when the electrode having the structure shown in FIG. 11 is adopted, there is a problem that the amount of plasma captured in each recess 31 cannot be made uniform among the recesses 31. That is, FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state where plasma is drawn into and enters the recess 31 of the counter electrode 3 of FIG. 11, but as shown in this figure, plasma enters a certain recess 31 and captures electrons. Although the mechanism for increasing the plasma density due to the above-mentioned is working, the plasma may not be drawn into another adjacent recess 31. On the other hand, when the electrode having the structure shown in FIG. 12 is adopted, the above-mentioned problem is unlikely to occur because the concave portions are circumferentially connected, but the counter electrode 3
There is a problem that the problem of inhomogeneity of the plasma density in the radial direction is not solved.

【0008】本願の発明は、このような課題を解決する
ためになされたものであり、rfホロー放電を生じさせ
ながら高密度プラズマを形成させるrf放電において、
プラズマ密度の不均一性の問題を解消させることを第一
の目的としている。そして、このような不均一性の問題
が解消した高密度プラズマを利用して基板処理を行い、
高効率、高均一性の基板処理を可能にすることを第二の
目的としている。
The invention of the present application has been made in order to solve such a problem, and in rf discharge for forming high density plasma while causing rf hollow discharge,
The first purpose is to solve the problem of nonuniform plasma density. Then, the substrate processing is performed using the high-density plasma in which the problem of such non-uniformity is solved,
The second purpose is to enable highly efficient and highly uniform substrate processing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るため、本願の請求項1記載の発明は、放電用ガスが存
在する放電空間を挟むようにして他の電極と向かい合わ
せて配置される高周波放電用電極であって、当該高周波
放電用電極又は当該他の電極の一方又は双方に高周波電
力を印加して高周波放電を生じさせてプラズマを形成す
る高周波放電用電極において、当該高周波放電用電極の
当該他の電極に対向する対向面には複数の溝が形成さ
れ、この複数の溝の開口の大きさはホロー放電が生じる
程度の大きさに設定されているとともにそれら溝の深さ
は、一対の電極の間の放電空間の対向面方向においてプ
ラズマ密度が高くなり易い部分に相当する位置の溝は浅
く当該方向においてプラズマ密度が低くなり易い部分に
相当する位置の溝は深くなっており、この結果、当該方
向における放電空間のプラズマ密度の分布を均一化させ
ることが可能な深さ分布の溝になっているという構成を
有する。同様に上記第一の目的を達成するため、本願の
請求項2に記載の発明は、前記請求項1の構成におい
て、複数の溝は、前記対向面の中央を中心として同心状
に配置された周状の溝であるという構成を有する。同様
に上記第一の目的を達成するため、本願の請求項3に記
載の発明は、前記請求項2の構成において、前記他の電
極の対向面側には処理される方形の基板が配置されて、
前記プラズマにより当該基板を処理する際に使用される
高周波放電用電極であり、前記複数の溝はこの基板の方
形の形状に応じた所定の角周状の形状である前記基板は
方形であり、前記複数の溝はこの基板の形状に応じた所
定の角周状の形状であるという構成を有する。同様に上
記第一の目的を達成するため、本願の請求項4に記載の
発明は、前記請求項1,2又は3の構成において、前記
複数の溝の深さは、当該溝に開口の大きさに適合する形
状の補助電極部材が当該溝に嵌入配置されることによっ
て調整されているという構成を有する。また、上記第二
の目的を達成するため、本願の請求項5に記載の発明
は、排気系及びガス導入系を備えた処理室と、この処理
室の内部に対向配置された一対の電極とを有し、この一
対の電極のうちの一方又は双方に高周波電力を印加して
基板を処理する高周波プラズマ基板処理装置であって、
前記一対の電極のうちの一方の電極電極は、請求項1,
2,3又は4に記載された高周波放電用電極であり、当
該他の電極は、その対向面側に基板が配置される基板電
極であるという構成を有する。
In order to achieve the first object, the invention according to claim 1 of the present application is arranged so as to face another electrode so as to sandwich a discharge space in which a discharge gas exists. A high-frequency discharge electrode for applying a high-frequency power to one or both of the high-frequency discharge electrode and the other electrode to generate high-frequency discharge to form plasma. A plurality of grooves are formed on the facing surface facing the other electrode of, and the size of the openings of the plurality of grooves is set to a size that causes hollow discharge, and the depth of these grooves is The groove at the position corresponding to the portion where the plasma density is likely to increase in the facing surface direction of the discharge space between the pair of electrodes is shallow and the groove at the position corresponding to the portion where the plasma density is likely to become low in the direction. Kuna' and, with this result, configuration of making uniform the distribution of the plasma density in the discharge space in the direction is in the groove of depth distribution possible. Similarly, in order to achieve the above-mentioned first object, the invention according to claim 2 of the present application is such that, in the configuration of claim 1, the plurality of grooves are arranged concentrically around the center of the facing surface. It has a structure of a circumferential groove. Similarly, in order to achieve the first object, according to the invention of claim 3 of the present application, in the structure of claim 2, a rectangular substrate to be processed is arranged on the opposite surface side of the other electrode. hand,
A high-frequency discharge electrode used when treating the substrate with the plasma, the plurality of grooves is a predetermined angular peripheral shape corresponding to the rectangular shape of the substrate the substrate is a square, The plurality of grooves have a configuration of a predetermined angular shape corresponding to the shape of the substrate. Similarly, in order to achieve the first object, the invention according to claim 4 of the present application is the structure of claim 1, 2 or 3, wherein the depth of the plurality of grooves is the size of the opening in the groove. The auxiliary electrode member having a shape suitable for the height is adjusted by being fitted in the groove. In order to achieve the second object, the invention according to claim 5 of the present application is a processing chamber provided with an exhaust system and a gas introduction system, and a pair of electrodes arranged inside the processing chamber so as to face each other. A high-frequency plasma substrate processing apparatus for processing a substrate by applying high-frequency power to one or both of the pair of electrodes,
One of the pair of electrodes is an electrode.
The electrode for high frequency discharge described in 2, 3, or 4, and the other electrode is a substrate electrode on which the substrate is arranged on the facing surface side.

【0010】[0010]

【作用】上記構成に係る請求項1の発明では、複数の溝
の部分でrfホロー放電が形成され、これによって高密
度プラズマが得られる。この際、プラズマ密度が高くな
り易い部分に位置する溝は深さが浅いのでその溝での電
子捕捉によるプラズマ密度増大機能は弱くなる。また、
プラズマ密度が低くなり易い部分に位置する溝は深さが
深いので、その溝でのプラズマ密度増大機能が強くな
る。この結果、一対の電極の間の放電空間の対向面方向
のプラズマ密度は均一化される。また、請求項2の発明
では、上記請求項1の作用に加え、周状の溝の特定の地
点から進入したプラズマは、その溝中を周方向に拡散し
溝を満たす。この結果、当該周方向における溝中のプラ
ズマ密度は均一になる。また、請求項3の発明では、上
記請求項2の作用に加え、溝に引き込まれるプラズマ
は、当該溝の角周状の形状に沿って方形に拡散する。ま
た、請求項4の発明では、上記請求項1,2又は3の作
用に加え、嵌入配置される補助電極部材の厚さや個数に
従って当該溝の深さが決定され、プラズマ密度の均一化
のため、最適な厚さや個数が適宜選択される。さらに、
請求項5の発明では、上記請求項1,2,3又は4の作
用を利用して基板処理が行われる。
According to the first aspect of the present invention having the above-mentioned structure, the rf hollow discharge is formed at the plurality of grooves, whereby a high density plasma is obtained. At this time, since the groove located in the portion where the plasma density is likely to be high has a shallow depth, the function of increasing the plasma density by electron trapping in the groove becomes weak. Also,
Since the groove located in the portion where the plasma density tends to be low has a large depth, the function of increasing the plasma density in the groove becomes strong. As a result, the plasma density in the facing surface direction of the discharge space between the pair of electrodes is made uniform. Further, in the invention of claim 2, in addition to the operation of claim 1, the plasma that has entered from a specific point of the circumferential groove diffuses in the groove in the circumferential direction to fill the groove. As a result, the plasma density in the groove in the circumferential direction becomes uniform. Further, in the invention of claim 3, in addition to the effect of claim 2, the plasma drawn into the groove diffuses in a square shape along the circumferential shape of the groove. In addition, in the invention of claim 4, in addition to the operation of claim 1, 2 or 3, the depth of the groove is determined according to the thickness and number of the auxiliary electrode members to be inserted and arranged, so as to make the plasma density uniform. The optimum thickness and number are appropriately selected. further,
In the invention of claim 5, the substrate processing is performed by utilizing the action of claim 1, 2, 3 or 4.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本願発明の実施例を説明する。図1
は、本願発明の実施例の高周波放電用電極及びこの高周
波放電用電極が採用された実施例の高周波プラズマ基板
処理装置を説明する概略図である。図1に示す装置は、
排気系11及びガス導入系12を備えた処理室1と、こ
の処理室1の内部に対向配置された基板電極2及び本実
施例の高周波放電用電極である対向電極3と、対向電極
3に高周波電力を印加する高周波電源4等から主に構成
されている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a high-frequency discharge electrode of an embodiment of the present invention and a high-frequency plasma substrate processing apparatus of an embodiment adopting the high-frequency discharge electrode. The device shown in FIG.
In the processing chamber 1 provided with the exhaust system 11 and the gas introduction system 12, the substrate electrode 2 arranged inside the processing chamber 1 so as to face each other, the counter electrode 3 as the high frequency discharge electrode of this embodiment, and the counter electrode 3. It is mainly composed of a high frequency power source 4 and the like for applying high frequency power.

【0012】まず、処理室1は、排気系11やガス導入
系12の接続箇所や基板10の搬出入等のための出入口
等を除き気密に構成された真空容器である。そして、付
設された排気系11は処理に必要な圧力まで処理室1の
内部を排気し、ガス導入系12は処理に必要なガスを処
理室1の内部に導入するよう各々構成されている。
First, the processing chamber 1 is an airtight vacuum container except for the connection points of the exhaust system 11 and the gas introduction system 12 and the entrance / exit for loading / unloading the substrate 10. The attached exhaust system 11 exhausts the inside of the processing chamber 1 to a pressure required for the processing, and the gas introduction system 12 is configured to introduce the gas required for the processing into the processing chamber 1.

【0013】基板電極2は、処理室1内の所定位置で基
板10を保持する基板ホルダーの役目も兼ねている。ま
た、基板電極2の表面には、プラズマによる損傷を防止
するための保護膜やプラズマと高周波の相互作用によっ
て基板10を静電吸着するための誘電体膜等の部材が配
設されている場合がある。尚、電極の対向面に基板が直
接接触している場合もあるし、対向面と基板との間に何
か特定の部材が介在されている場合もある。尚、基板電
極2は、本実施例では接地されて接地電位となってい
る。
The substrate electrode 2 also serves as a substrate holder for holding the substrate 10 at a predetermined position in the processing chamber 1. Further, in the case where a member such as a protective film for preventing damage by plasma or a dielectric film for electrostatically adsorbing the substrate 10 by interaction of plasma and high frequency is provided on the surface of the substrate electrode 2. There is. The substrate may be in direct contact with the facing surface of the electrode, or some specific member may be interposed between the facing surface and the substrate. The substrate electrode 2 is grounded and has a ground potential in this embodiment.

【0014】対向電極3は、基板電極2に対向するよう
にして配置されている。そして、この対向電極3は、ベ
ース33とこのベース33の対向面側に取り付けたrf
ホロー放電用電極34とから構成されている。rfホロ
ー放電用電極34は、rfホロー放電を達成する部材で
あり、その表面には後述のような複数の溝が形成されて
いる。尚、ベース33はステンレス等の導電体で形成さ
れたものである。ベース33に対するrfホロー放電用
電極34の取り付けは、ネジ止めや接着剤による固定等
の方法が採用される。
The counter electrode 3 is arranged so as to face the substrate electrode 2. The counter electrode 3 is attached to the base 33 and the rf mounted on the facing surface side of the base 33.
It is composed of a hollow discharge electrode 34. The rf hollow discharge electrode 34 is a member that achieves rf hollow discharge, and has a plurality of grooves, which will be described later, formed on its surface. The base 33 is made of a conductor such as stainless steel. The rf hollow discharge electrode 34 is attached to the base 33 by a method such as screwing or fixing with an adhesive.

【0015】高周波電源4としては、13.56MHz
等の高周波を発振するものが使用されている。即ち、本
実施例では、数MHzから数百MHzの帯域の高周波を
採用している。尚、本実施例では対向電極3にのみ電力
が印加されているが、基板電極2の側に印加する場合も
あるし、その双方に印加する場合もある。
As the high frequency power source 4, 13.56 MHz
The one that oscillates high frequency is used. That is, in this embodiment, a high frequency band of several MHz to several hundred MHz is adopted. In this embodiment, the electric power is applied only to the counter electrode 3, but it may be applied to the substrate electrode 2 side, or may be applied to both of them.

【0016】次に、上記複数の溝の寸法形状について図
2及び図3を参照しながら詳細に説明する。図2は、図
1中のrfホロー放電用電極34に形成された複数の溝
を説明する平面概略図であり、図3は、図2のrfホロ
ー放電用電極34の断面概略図である。図2及び図3に
示すように、rfホロー放電用電極34は、全体として
は略円盤状の部材であり、その直径Rは200mm程度
である。そして、複数の溝35は、具体的には図2に示
すようなrfホロー放電用電極34の中央を中心にして
同心状に配置された円周状の溝である。
Next, the dimensions and shapes of the plurality of grooves will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a schematic plan view illustrating a plurality of grooves formed in the electrode 34 for rf hollow discharge in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the electrode 34 for rf hollow discharge in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the rf hollow discharge electrode 34 is a substantially disk-shaped member as a whole, and its diameter R is about 200 mm. The plurality of grooves 35 are, specifically, circumferential grooves arranged concentrically around the center of the rf hollow discharge electrode 34 as shown in FIG.

【0017】本実施例においては、複数の溝35の幅W
1は5〜10mm程度ですべて同じ幅になっている。そ
して、各溝35を仕切る壁の厚さW2もすべて同じで1
mm程度になっている。また、各溝35の深さDは、後
述の補助電極部材が配設されていない状態では、溝幅の
約3倍の15〜30mm程度であり、すべて同じ深さに
なっている。このような寸法形状のrfホロー放電用電
極34は、材質としてはアルミ合金、ステンレス、ニッ
ケル合金等で形成されている。形成の方法としては、削
り出し加工等の方法が採用される。
In this embodiment, the width W of the plurality of grooves 35 is W.
1 is about 5 to 10 mm and all have the same width. The thickness W2 of the wall that partitions each groove 35 is also the same.
It is about mm. Further, the depth D of each groove 35 is about 15 to 30 mm, which is about three times the groove width, in a state where an auxiliary electrode member described later is not provided, and all have the same depth. The rf hollow discharge electrode 34 having such a size and shape is formed of aluminum alloy, stainless steel, nickel alloy, or the like. As a forming method, a method such as shaving is adopted.

【0018】さて、このようなrfホロー放電用電極3
4の複数の溝35には、図5から図7に示す補助電極部
材36が適宜嵌入されて、プラズマ密度の均一化が達成
される。補助電極部材36は、rfホロー放電用電極3
4の溝35に嵌入可能な円環状の部材であり、その厚さ
は例えば1〜2mm程度である。このような補助電極部
材36は、図1に示す対向電極3と基板電極2との間の
放電空間におけるプラズマ密度の分布に応じて特定の溝
35に適宜嵌入配置されて当該溝35の深さを調整する
ようになっている。即ち、補助電極部材36の厚さや重
ね合わせて嵌入される補助電極部材36の個数が適宜選
択される。この結果、放電空間中のプラズマ密度が高く
なり易い部分に位置する溝35は浅くプラズマ密度が低
くなり易い部分に位置する溝35は深くなっている。
尚、補助電極部材36の材質としては、通常は対向電極
3の材質と同じものが使用される。また、配置構造とし
ては、単に嵌入させるだけでも良いが、対向電極3が図
1の上側に配置されて溝35が開口を下向きになる場合
等には、溶接や接着またはネジ止め等の方法で固定する
場合もある。
Now, such an rf hollow discharge electrode 3
The auxiliary electrode members 36 shown in FIGS. 5 to 7 are appropriately fitted into the plurality of grooves 35 of No. 4 to achieve uniform plasma density. The auxiliary electrode member 36 is the electrode 3 for rf hollow discharge.
It is an annular member that can be fitted into the groove 35 of No. 4, and the thickness thereof is, for example, about 1 to 2 mm. Such an auxiliary electrode member 36 is appropriately inserted and arranged in a specific groove 35 according to the distribution of the plasma density in the discharge space between the counter electrode 3 and the substrate electrode 2 shown in FIG. Is adjusted. That is, the thickness of the auxiliary electrode member 36 and the number of the auxiliary electrode members 36 to be fitted in a superposed manner are appropriately selected. As a result, the groove 35 located in the portion of the discharge space where the plasma density is likely to be high is shallow and the groove 35 located in the portion where the plasma density is likely to be low is deep.
The material of the auxiliary electrode member 36 is usually the same as the material of the counter electrode 3. Although the arrangement structure may be simply fitted, when the counter electrode 3 is arranged on the upper side of FIG. 1 and the groove 35 faces the opening downward, a method such as welding, bonding or screwing is used. It may be fixed.

【0019】次に、上記構成に係るプラズマ基板処理装
置の動作について説明しながら、本実施例の高周波放電
用電極の作用について説明する。まず、基板搬送機構等
により搬送された基板10は、不図示の出入口から搬入
されて基板電極2の対向面上に配置される。そして、静
電吸着や機械的な保持の手段により基板電極2上に固定
される。次に、排気系11が動作して処理室1の内部を
所定の圧力まで排気し、ガス導入系12が処理に必要な
ガスを処理室1内に導入する。処理室1には不図示の真
空計が設けられており、処理室1内の圧力をモニタしな
がら排気系11やガス導入系12を制御することで、処
理室1内の圧力が所定の値に維持される。
Next, the operation of the high-frequency discharge electrode of the present embodiment will be described while explaining the operation of the plasma substrate processing apparatus having the above structure. First, the substrate 10 carried by the substrate carrying mechanism or the like is carried in from a doorway (not shown) and placed on the facing surface of the substrate electrode 2. Then, it is fixed on the substrate electrode 2 by means of electrostatic attraction or mechanical holding. Next, the exhaust system 11 operates to exhaust the inside of the processing chamber 1 to a predetermined pressure, and the gas introduction system 12 introduces the gas required for processing into the processing chamber 1. A vacuum gauge (not shown) is provided in the processing chamber 1, and the pressure in the processing chamber 1 is controlled to a predetermined value by controlling the exhaust system 11 and the gas introduction system 12 while monitoring the pressure in the processing chamber 1. Maintained at.

【0020】この状態で、高周波電源4が動作して例え
ば13.56MHzの高周波電圧が対向電極3に印加さ
れる。この結果、対向電極3と基板電極2との間の放電
空間に高周波電界が生じ、導入されたガスがこの電界に
より電離して当該空間にプラズマが形成される。この
際、対向電極3に具備されたrfホロー放電用電極34
の作用によって放電空間におけるプラズマ密度は、対向
面方向即ち基板処理面方向で均一化される。そして、導
入されたガスの種類等に応じ、基板処理表面に所望の処
理が施される。
In this state, the high frequency power source 4 operates and a high frequency voltage of, for example, 13.56 MHz is applied to the counter electrode 3. As a result, a high frequency electric field is generated in the discharge space between the counter electrode 3 and the substrate electrode 2, and the introduced gas is ionized by this electric field to form plasma in the space. At this time, the rf hollow discharge electrode 34 provided on the counter electrode 3
By the action of, the plasma density in the discharge space is made uniform in the facing surface direction, that is, the substrate processing surface direction. Then, a desired treatment is applied to the substrate treatment surface according to the type of introduced gas and the like.

【0021】具体的なプロセスを採り上げて説明する
と、例えば本実施例の高周波放電用電極が採用された装
置をCVD装置としてアモルファスシリコン膜を基板上
に堆積させる処理を行う場合、ガス導入系から原料ガス
としてモノシラン及びキャリアガスとして水素を導入
し、上述の如くプラズマを動作させて原料ガスを反応さ
せ、基板上にアモルファスシリコン膜を堆積させる。上
述のように、形成されるプラズマは基板処理面の方向で
均一な密度分布となっているので、堆積される膜の膜厚
や膜質の分布は均一なものとなり、良質な膜を製作する
ことができる。
A specific process will be described. For example, when the apparatus employing the high-frequency discharge electrode of this embodiment is used as a CVD apparatus to perform a process of depositing an amorphous silicon film on a substrate, a raw material is introduced from a gas introduction system. Monosilane as a gas and hydrogen as a carrier gas are introduced, and the plasma is operated as described above to react the raw material gas to deposit an amorphous silicon film on the substrate. As described above, since the formed plasma has a uniform density distribution in the direction of the substrate processing surface, the film thickness and film quality of the deposited film are uniform, so that a good quality film should be manufactured. You can

【0022】次に、溝の深さの調整によって放電空間の
プラズマ密度の分布が調整できる理由を、補足的に説明
する。rfホロー放電は、電子の静電的な捕捉によって
プラズマ密度を高くしているが、本実施例の高周波放電
用電極は、各溝に捕捉される電子の量を調整することに
よってプラズマ密度の調整を行っている。
Next, the reason why the distribution of the plasma density in the discharge space can be adjusted by adjusting the depth of the groove will be supplementarily described. In the rf hollow discharge, the plasma density is increased by electrostatically trapping electrons, but the high-frequency discharge electrode of this embodiment adjusts the plasma density by adjusting the amount of electrons trapped in each groove. It is carried out.

【0023】図4は、ある溝の内部及びその溝の出口近
傍の空間電位分布を示した図であり、xが溝の幅方向、
yが溝の深さ方向、zが空間電位の大きさを示してい
る。rfホロー放電では、電極表面に形成された溝にプ
ラズマを引き込んで高密度プラズマを形成するのである
が、プラズマ密度が大きくなる度合いは、その溝の深さ
に依存する。プラズマが図4中y方向に拡散して溝の内
部へ進入すると、プラズマの”いたる所等電位にさせよ
うとする性質”によってプラズマ電位が溝の中央部に進
入する。即ち、溝内部へのプラズマの進入によって溝の
中央部の空間電位はプラズマ電位となる。プラズマ電位
は、溝壁の電位よりも常に高い状態に保たれているの
で、結局、図のような溝の中央部が高く両側の溝壁に近
づくに従って急激に低くなる空間電位分布となる。この
分布は、x方向で見ると上に凸の電位分布になってい
る。電子にとって上に凸な電位分布は凹形のポテンシャ
ル分布に相当する。つまり、図4中e- で示した位置に
置かれた電子は、図中の矢印の方向に沿って(上の方
へ)落ちていくことになる。ポテンシャルの谷(図中の
電位の山)に達した電子は勢い余って反対側のポテンシ
ャルの坂を登り、再び落ちてくる。このようなブランコ
のような往復運動が電子捕捉の本質である。
FIG. 4 is a diagram showing the spatial potential distribution inside a groove and in the vicinity of the outlet of the groove, where x is the width direction of the groove,
y represents the depth direction of the groove, and z represents the magnitude of the space potential. In the rf hollow discharge, plasma is drawn into the groove formed on the electrode surface to form high density plasma. The degree to which the plasma density increases depends on the depth of the groove. When the plasma diffuses in the y direction in FIG. 4 and enters the inside of the groove, the plasma potential enters the center of the groove due to the "property of making the plasma have an equal potential everywhere". That is, the space potential at the center of the groove becomes the plasma potential due to the plasma entering the groove. Since the plasma potential is always kept higher than the potential of the groove wall, the space potential distribution eventually becomes high as shown in the figure, with the central portion of the groove being high and being abruptly lowered as it approaches the groove walls on both sides. This distribution has an upwardly convex potential distribution when viewed in the x direction. An upwardly convex potential distribution for an electron corresponds to a concave potential distribution. That is, the electrons placed at the position indicated by e- in FIG. 4 fall along the direction of the arrow in the figure (upward). The electrons that have reached the potential valley (potential peak in the figure) climb up the potential slope on the opposite side and fall again. The reciprocating motion like this swing is the essence of electron trapping.

【0024】溝の深さを深くするということは、この往
復運動に必要な場所(y方向のふところの深さ)を広く
提供するということを意味し、即ち溝を深くすればそれ
だけ多くの電子が往復運動をするようになる。多くの電
子が往復運動をすると、それらの電子が中性粒子と衝突
する機会が増し、従って電離が促進されてプラズマ密度
が上昇する。つまり、溝の深さを調整することによって
捕捉される電子の量が調整され、この結果、溝の内部に
おける電離作用が調整され、溝の出口近傍に形成される
プラズマのプラズマ密度が調整されるのである。
Increasing the depth of the groove means providing a wider place (depth of the edge in the y direction) necessary for this reciprocating motion, that is, the deeper the groove, the more electrons. Will reciprocate. The reciprocating motion of many electrons increases the chances that they will collide with neutral particles, thus promoting ionization and increasing plasma density. That is, the amount of trapped electrons is adjusted by adjusting the depth of the groove, and as a result, the ionization action inside the groove is adjusted and the plasma density of the plasma formed near the exit of the groove is adjusted. Of.

【0025】従って、プラズマ密度が高くなり易い部分
に位置する溝35の深さを浅くし、プラズマ密度が低く
なり易い部分に位置する位置の溝35の深さを深くする
ことで、結果的に放電空間のプラズマ密度は均一化され
る。放電空間のどの部分が高密度になり易く、どの部分
が低密度になり易いかは、各電極の形状や印加する高周
波電力のモード等により変わるので一概には決められな
い。ただ、図1のような構成の装置では、対向電極3の
端部付近において電界が強くなる場合があり、この場合
には、放電空間中の電極端部近傍部分において高密度と
なり易い。
Therefore, the depth of the groove 35 located at the portion where the plasma density is likely to be high is made shallow, and the depth of the groove 35 located at the portion where the plasma density is likely to be low is made deep as a result. The plasma density in the discharge space is made uniform. Which part of the discharge space is likely to have a high density and which part is likely to have a low density varies depending on the shape of each electrode, the mode of the applied high-frequency power, and the like, and therefore cannot be generally determined. However, in the device having the configuration shown in FIG. 1, the electric field may become strong near the end of the counter electrode 3, and in this case, the density tends to be high near the electrode end in the discharge space.

【0026】次に、上記補助電極部材36を適宜配置し
てプラズマ密度の分布を調整した実験例について説明す
る。図5乃至図7は、上記実施例に示したrfホロー放
電用電極34と同様のrfホロー放電用電極(溝幅及び
溝の深さは各々異なる)を使用してrfホロー放電を行
った実験結果を示す図である。これらの図の実験条件
は、以下の表1の通りである。なお、放電ガスとしては
アルゴンが使用されている。
Next, an experimental example in which the auxiliary electrode member 36 is appropriately arranged to adjust the plasma density distribution will be described. 5 to 7 show an experiment in which an rf hollow discharge electrode similar to the rf hollow discharge electrode 34 shown in the above-described embodiment (groove width and groove depth are different) was used to perform rf hollow discharge. It is a figure which shows a result. The experimental conditions in these figures are as shown in Table 1 below. Argon is used as the discharge gas.

【表1】 [Table 1]

【0027】図5乃至図7において、横軸は対向電極の
中心からの距離を示し、縦軸はイオン電流を示してい
る。尚、イオン電流の測定には、ダブルプローブタイプ
の静電探針が測定素子として使用された。このような静
電探針では、ある一定以上のバイアス電位を探針に与え
ると流入するイオン電流の値は飽和し、その飽和電流の
値はプラズマ密度に比例することが知られている。そこ
で、静電探針の電位をイオン電流が飽和する領域の値に
設定し、この状態で探針の先端を移動させながら測定を
行った。従って、図5乃至図7の縦軸はイオン飽和電流
である。また、各図の実験例において使用された補助電
極部材36の配置構成(即ちrfホロー放電用電極の溝
の深さ分布)が、各図の下欄に示されている。
5 to 7, the horizontal axis represents the distance from the center of the counter electrode and the vertical axis represents the ion current. A double probe type electrostatic probe was used as a measuring element for measuring the ion current. In such an electrostatic probe, it is known that when a bias potential of a certain level or more is applied to the probe, the inflowing ion current value is saturated, and the saturation current value is proportional to the plasma density. Therefore, the potential of the electrostatic probe was set to a value in a region where the ionic current was saturated, and measurement was performed while moving the tip of the probe in this state. Therefore, the vertical axis in FIGS. 5 to 7 is the ion saturation current. The arrangement of the auxiliary electrode member 36 used in the experimental example of each drawing (that is, the depth distribution of the groove of the rf hollow discharge electrode) is shown in the lower column of each drawing.

【0028】まず図5の実験例から説明すると、図5中
のA10,A20,A30は、補助電極部材36を使用
して図5の下欄に示すような溝の深さ分布で調整した場
合のイオン電流を示し、B10,B20,B30は、補
助電極部材36を使用せずに同じ深さの溝のままで測定
した場合のイオン電流を示す。そして、このうちA1
0,B10は対向電極の対向面(rfホロー放電用電極
の溝の壁の上面)からの距離が10mmの場合、A2
0,B20が20mmの場合、A30,B30が30m
mの場合の測定結果を示している。この図5に示すよう
に、いずれの距離の場合も補助電極部材36を使用した
実験では使用しない場合に比べ、放電空間におけるプラ
ズマ密度が均一化されていることが分かる。特に、対向
面からの距離が30mmの場合には、±1.7%の均一
性が達成されていることが分かった。尚、図5に示す調
整後の溝の深さ分布について述べると、中心から順に溝
を、35−1,35−2,35−3……とすると、溝3
5−1から溝35−8までが15mmの深さ、溝35−
9から溝35−13までが深さ13mm、溝35−14
が12mmの深さ、溝35−15が13mmの深さ、溝
35−16が0mmの深さ(溝無し)、溝35−17が
15mmの深さ、の分布であった。
First, the experimental example of FIG. 5 will be described. When A10, A20, and A30 in FIG. 5 are adjusted by using the auxiliary electrode member 36, the groove depth distribution as shown in the lower column of FIG. B10, B20, and B30 are ion currents when measured with the groove having the same depth without using the auxiliary electrode member 36. And of these, A1
0 and B10 are A2 when the distance from the opposing surface of the opposing electrode (the upper surface of the groove wall of the rf hollow discharge electrode) is 10 mm.
0, B20 is 20mm, A30, B30 is 30m
The measurement result in the case of m is shown. As shown in FIG. 5, it is understood that the plasma density in the discharge space is made uniform at any distance in the experiment using the auxiliary electrode member 36 as compared with the case where it is not used. In particular, it was found that a uniformity of ± 1.7% was achieved when the distance from the facing surface was 30 mm. The depth distribution of the groove after adjustment shown in FIG. 5 will be described. If the grooves are 35-1, 35-2, 35-3, ...
5-1 to groove 35-8 has a depth of 15 mm, groove 35-
9 to groove 35-13 has a depth of 13 mm, groove 35-14
Has a depth of 12 mm, the groove 35-15 has a depth of 13 mm, the groove 35-16 has a depth of 0 mm (no groove), and the groove 35-17 has a depth of 15 mm.

【0029】また、図6に示す実験例では、C10,C
20,C25,C30が、補助電極部材36を使用した
場合の、対向面からの距離が10mm,20mm,25
mm,30mmの位置での測定結果を示し、D10,D
30が、補助電極部材36を使用しない場合の、対向面
からの距離が10mm,30mmでの測定結果をそれぞ
れ示している。この図6においても、補助電極部材36
を使用した場合は、使用しない場合に比べ、遥かに高い
均一性が得られており、特に対向面からの距離が30m
mの位置では±1.8%の均一性となっていることが分
かった。尚、同様にこの際の調整後の溝の深さ分布につ
いて説明すると、溝35−1から溝35−6までが20
mmの深さ、溝35−7が深さ18mm、溝35−8か
ら溝35−10までが17mmの深さ、溝35−11が
0mmの深さ(溝無し)、溝35−12が20mmの深
さ、の分布であった。
In the experimental example shown in FIG. 6, C10, C
20, C25, C30, when using the auxiliary electrode member 36, the distance from the facing surface is 10 mm, 20 mm, 25
The measurement results at the positions of mm and 30 mm are shown as D10, D
Reference numeral 30 indicates the measurement results when the distance from the facing surface is 10 mm and 30 mm when the auxiliary electrode member 36 is not used. Also in FIG. 6, the auxiliary electrode member 36
When used, the uniformity is much higher than when not used, especially when the distance from the facing surface is 30 m.
It was found that the uniformity was ± 1.8% at the position m. Similarly, the depth distribution of the groove after adjustment in this case will be described. The groove depth from the groove 35-1 to the groove 35-6 is 20.
mm depth, groove 35-7 has a depth of 18 mm, groove 35-8 to groove 35-10 has a depth of 17 mm, groove 35-11 has a depth of 0 mm (no groove), groove 35-12 has 20 mm. Was the distribution of.

【0030】さらに、図7に示す実験例では、E10,
E30が、補助電極部材36を使用した場合の、対向面
からの距離が10mm,30mmの位置での測定結果を
示し、F10,F30が補助電極部材36を使用しない
場合の、対向面からの距離が10mm,30mmの位置
での測定結果をそれぞれ示している。この図7において
も、補助電極部材36を使用した場合は、使用しない場
合に比べ、はるかに高い均一性が得られており、特に対
向面からの距離が30mmの位置では±2.9%の均一
性となっていることが分かった。尚、同様にこの際の調
整後の溝の深さ分布について説明すると、溝35−1か
ら溝35−6までが18mmの深さ、溝35−7が深さ
7mm、溝35−8が0mmの深さ(溝無し)、溝35
−12が30mm、の深さの分布であった。
Further, in the experimental example shown in FIG. 7, E10,
E30 shows the measurement results at the positions where the distance from the facing surface is 10 mm and 30 mm when the auxiliary electrode member 36 is used, and the distance from the facing surface when F10 and F30 do not use the auxiliary electrode member 36. Indicates the measurement results at the positions of 10 mm and 30 mm, respectively. In FIG. 7 as well, when the auxiliary electrode member 36 is used, much higher uniformity is obtained as compared with the case where it is not used, and in particular, it is ± 2.9% when the distance from the facing surface is 30 mm. It was found to be uniform. Similarly, the depth distribution of the groove after adjustment in this case will be described. The depth from the groove 35-1 to the groove 35-6 is 18 mm, the depth of the groove 35-7 is 7 mm, and the depth of the groove 35-8 is 0 mm. Depth (without groove), groove 35
-12 had a depth distribution of 30 mm.

【0031】上記実験例から明かな通り、補助電極部材
36を使用して溝の深さ分布を調整し、プラズマ密度が
高くなり易い部分に相当する位置の溝35の深さを浅く
プラズマ密度が低くなり易い部分に相当する位置の溝3
5の深さを深くしておくと、プラズマ密度の不均一性が
非常に良く改善されて高い均一性のプラズマが得られる
のである。尚、rfホロー放電においては、一般に、ホ
ローの開口の大きさdと雰囲気圧力pとの積dpがある
一定の範囲内であることが必要とされており、上記実験
例においても、雰囲気圧力に応じて適宜溝幅の異なった
rfホロー放電用電極が採用されている。dpがどの程
度の範囲になければいけないかは、電極の具体的な形状
と、ガスの種類と、電極の材質にも依存するので一概に
は決められず、実験的に求める場合が多い。
As is apparent from the above experimental example, the auxiliary electrode member 36 is used to adjust the depth distribution of the groove, and the depth of the groove 35 at the position corresponding to the portion where the plasma density tends to be high is made shallow. Groove 3 at a position corresponding to a portion that tends to be lowered
By making the depth of 5 deeper, the non-uniformity of the plasma density can be improved very well and a highly uniform plasma can be obtained. Incidentally, in the rf hollow discharge, it is generally required that the product dp of the opening size d of the hollow and the atmospheric pressure p is within a certain range. Accordingly, rf hollow discharge electrodes having different groove widths are appropriately used. The range to which dp should be is not determined unconditionally because it depends on the specific shape of the electrode, the type of gas, and the material of the electrode, and is often determined experimentally.

【0032】次に、本願の高周波プラズマ基板処理装置
の他の実施例について説明する。図8は、本願発明の他
の実施例の高周波放電用電極の構成を説明する平面概略
図である。この実施例の電極は、液晶ディスプレイを作
る際の液晶基板等の方形の基板を処理する装置に採用さ
れるものである。この場合、その方形の基板が配置され
る基板電極の対向面は、当該基板の形状に適合した所定
の角周状の形状に構成されるが、基板電極に向かい合う
高周波放電用電極の実施例としての対向電極3の対向面
も、やはり基板の形状に適合した角周状の形状に構成さ
れる。つまり、基板電極と対向電極3との間の放電空間
が断面方形になるようにして断面方形のプラズマ領域が
形成されるように構成される。このような構成によっ
て、方形な基板の表面に均一な処理を施すことを可能に
するのである。
Next, another embodiment of the high frequency plasma substrate processing apparatus of the present application will be described. FIG. 8 is a schematic plan view illustrating the structure of a high frequency discharge electrode according to another embodiment of the present invention. The electrode of this embodiment is used in an apparatus for processing a rectangular substrate such as a liquid crystal substrate when manufacturing a liquid crystal display. In this case, the opposing surface of the substrate electrode on which the rectangular substrate is arranged is formed in a predetermined angular shape that matches the shape of the substrate, but as an example of the high-frequency discharge electrode facing the substrate electrode, The facing surface of the counter electrode 3 is also formed in a circumferential shape that matches the shape of the substrate. That is, it is configured so that the discharge space between the substrate electrode and the counter electrode 3 has a rectangular cross section and a plasma region having a rectangular cross section is formed. With such a structure, it is possible to perform uniform treatment on the surface of the rectangular substrate.

【0033】そして、この実施例の対向電極3に形成さ
れた複数の溝35も、前記実施例と同様に対向面の中央
を中心にして同心状に配置された周状のものであるが、
前記実施例と異なり、図8に示すように、基板の方形形
状にほぼ相似した角周状のものである。このような方形
基板の処理に使用される方形の対向電極3に本願発明の
構成を応用した場合、前記実施例のような円形の対向電
極の場合に比べ更に有利な効果が得られる。即ち、図2
に示すような円形の対向電極を使用して断面円形のプラ
ズマ領域を形成することは、比較的容易である。しか
し、図8に示すように方形の対向電極3を用いて断面方
形のプラズマ領域を形成することは一般に困難である。
即ち、電極を方形に形成してもプラズマは均一な方形形
状の分布には成らず、角の隅の部分でプラズマ密度が極
端に低くなったり逆に放電が集中して極端に高くなった
りする。
The plurality of grooves 35 formed in the counter electrode 3 of this embodiment are also circumferentially arranged concentrically around the center of the facing surface as in the above embodiment.
Unlike the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, it has a rectangular shape substantially similar to the rectangular shape of the substrate. When the configuration of the present invention is applied to the rectangular counter electrode 3 used for processing such a rectangular substrate, more advantageous effects can be obtained as compared with the case of the circular counter electrode as in the above embodiment. That is, FIG.
It is relatively easy to form a plasma region having a circular cross section by using a circular counter electrode as shown in FIG. However, it is generally difficult to form a plasma region having a rectangular cross section by using the rectangular counter electrode 3 as shown in FIG.
That is, even if the electrodes are formed in a square shape, the plasma does not have a uniform square shape distribution, and the plasma density becomes extremely low at the corners or conversely the discharge concentrates and becomes extremely high. .

【0034】しかしながら、本実施例のように、rfホ
ロー放電用電極放電を生じさせる複数の溝35を、図8
に示すように対向電極3の形状に応じて方形の形状にし
ておくと、溝35に引き込まれたプラズマは当該溝35
中を周状に拡散するので、この溝35中のプラズマにひ
きずられるようにして放電空間のプラズマが方形の形と
なって均一に形成されることとなる。つまり、角周状の
溝35に沿ってプラズマを強制的に拡散させることによ
ってプラズマ領域の形状をいわば方形に整形することが
可能になるのである。そして、各周の溝35に引き込ま
れるプラズマの量を前述のような溝の深さ分布の調整に
よって加減することによって、断面方形の放電空間に均
一なプラズマを形成することが可能になるのである。
尚、「方形」とは、正方形と長方形の双方を含む概念で
あることは勿論である。
However, as in the present embodiment, a plurality of grooves 35 for causing the electrode discharge for rf hollow discharge are formed in FIG.
If a rectangular shape is formed in accordance with the shape of the counter electrode 3 as shown in FIG.
Since it diffuses in a circular shape in the inside, the plasma in the discharge space is uniformly formed in a square shape by being attracted by the plasma in the groove 35. That is, by forcibly diffusing the plasma along the circumferential groove 35, the shape of the plasma region can be shaped in a so-called rectangular shape. Then, by adjusting the amount of plasma drawn into the groove 35 of each circumference by adjusting the depth distribution of the groove as described above, it is possible to form a uniform plasma in the discharge space having a rectangular cross section. .
The "square" is of course a concept including both squares and rectangles.

【0035】次に、本願発明の複数の溝の他の例につい
て簡単に説明する。図9は、本願発明の複数の溝の他の
例について説明する平面概略図である。この図9に示す
ように、複数の溝35の構成については多数のバリエー
ションがあり得る。即ち、例えば図9(a)及び(b)
に示すような同心状ではあっても360度完全な周では
ない円周状(a)や角周状(b)の複数の溝35や、図
9(c)に示すような非同心状に配置された複数の溝3
5が、本願発明に採用され得る。つまり、少なくとも、
放電空間中のプラズマ密度が高くなり易い部分に相当す
る位置とプラズマ密度が低くなり易い部分に相当する位
置とに別々に溝35が存在していれば、それで足りるの
である。
Next, another example of the plurality of grooves of the present invention will be briefly described. FIG. 9 is a schematic plan view illustrating another example of the plurality of grooves of the present invention. As shown in FIG. 9, there can be many variations in the configuration of the plurality of grooves 35. That is, for example, FIGS. 9 (a) and 9 (b)
A plurality of grooves 35 having a circumferential shape (a) or a circumferential shape (b) which are concentric as shown in FIG. 9 but are not a complete circumference of 360 degrees, or non-concentric as shown in FIG. 9C. Multiple grooves 3 arranged
No. 5 can be adopted in the present invention. So at least
It suffices if the grooves 35 are separately provided at the position corresponding to the portion where the plasma density is likely to increase and the position corresponding to the portion where the plasma density is likely to be low in the discharge space.

【0036】また、前述の説明では、補助電極部材36
を使用して複数の溝35の深さを調整する例について説
明したが、補助電極部材36を使用しないで、rfホロ
ー放電用電極自体の整形加工等によって直接深さの異な
る溝35を形成するようにしても良いことは勿論であ
る。
In the above description, the auxiliary electrode member 36 is used.
Although the example in which the depths of the plurality of grooves 35 are adjusted by using is described, the auxiliary electrode member 36 is not used, and the grooves 35 having different depths are directly formed by shaping the rf hollow discharge electrode itself. Of course, it is okay to do so.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項1記
載の発明によれば、ホロー放電を生じさせる溝の深さ分
布が所定の分布に構成されることによって放電空間のプ
ラズマ密度が均一化される。また、請求項2記載の発明
によれば、上記請求項1の効果に加え、プラズマが周状
の溝に沿って拡散するので、その周方向のプラズマの不
均一性がさらに解消され、この点でさらに均一性の良好
がプラズマが得られる。また、請求項3記載の発明によ
れば、上記請求項2の効果に加え、角周状の溝に沿って
強制的にプラズマを拡散させることができるので、均一
なプラズマを得ることが難しい方形基板に対する処理に
おいても均一なプラズマを得て均一な処理を行うことが
可能となる。また、請求項4記載の発明によれば、上記
請求項1,2又は3の効果に加え、補助電極部材の溝へ
の嵌入配置によって溝の深さ分布が調整されるので、調
整作業が極めて容易となるという効果が得られる。さら
に、請求項5記載の発明によれば、上記請求項1,2,
3又は4の効果を利用して基板処理が行われるので、高
効率、高均一性の基板処理が可能となるという効果が得
られる。
As described above, according to the invention described in claim 1 of the present application, the depth distribution of the groove that causes the hollow discharge is configured to be a predetermined distribution, so that the plasma density in the discharge space is uniform. Be converted. Further, according to the invention of claim 2, in addition to the effect of claim 1, since the plasma diffuses along the circumferential groove, the non-uniformity of the plasma in the circumferential direction is further resolved. In this case, plasma can be obtained with good uniformity. According to the invention of claim 3, in addition to the effect of claim 2, since the plasma can be forcibly diffused along the circumferential groove, it is difficult to obtain a uniform plasma. Also in the processing on the substrate, it is possible to obtain uniform plasma and perform uniform processing. Further, according to the invention of claim 4, in addition to the effect of claim 1, 2 or 3, the depth distribution of the groove is adjusted by the placement of the auxiliary electrode member in the groove, so that the adjustment work is extremely difficult. The effect that it becomes easy is obtained. Further, according to the invention of claim 5, the above-mentioned claims 1, 2,
Since the substrate processing is performed by utilizing the effect 3 or 4, the effect that the substrate processing with high efficiency and high uniformity can be obtained is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本願発明の実施例の高周波放電用電極及びこの
高周波放電用電極が採用された実施例の高周波プラズマ
基板処理装置を説明する概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a high frequency discharge electrode according to an embodiment of the present invention and a high frequency plasma substrate processing apparatus according to an embodiment employing the high frequency discharge electrode.

【図2】図1中のrfホロー放電用電極に形成された複
数の溝を説明する平面概略図である。
2 is a schematic plan view illustrating a plurality of grooves formed in an rf hollow discharge electrode in FIG.

【図3】図2のrfホロー放電用電極の断面概略図であ
る。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the rf hollow discharge electrode of FIG.

【図4】ある溝の内部及びその溝の出口近傍の空間電位
分布を示した図であり、xが溝の幅方向、yが溝の深さ
方向、zが空間電位の大きさを示す。
FIG. 4 is a diagram showing the spatial potential distribution inside a groove and in the vicinity of the outlet of the groove, where x is the width direction of the groove, y is the depth direction of the groove, and z is the magnitude of the space potential.

【図5】実施例に示したrfホロー放電用電極と同様の
rfホロー放電用電極を使用して高周波プラズマ放電を
行った実験結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an experimental result of high-frequency plasma discharge using an rf hollow discharge electrode similar to the rf hollow discharge electrode shown in the example.

【図6】図5とは条件が異なる他の実験結果を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing another experimental result under different conditions from FIG.

【図7】図5及び図6とは条件が異なる他の実験結果を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing another experimental result under different conditions from FIGS. 5 and 6;

【図8】他の実施例における対向電極の構成を説明する
平面概略図である。
FIG. 8 is a schematic plan view illustrating a configuration of a counter electrode in another example.

【図9】本願発明の複数の溝の他の例について説明する
平面概略図である。
FIG. 9 is a schematic plan view illustrating another example of the plurality of grooves of the present invention.

【図10】従来の高周波放電用電極を説明する概略図で
あり、従来の高周波放電用電極が採用された高周波放電
装置全体の図である。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a conventional high-frequency discharge electrode, and is a diagram of an entire high-frequency discharge device in which the conventional high-frequency discharge electrode is adopted.

【図11】図10においてrfホロー放電用電極放電を
達成する電極構造の例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an electrode structure for achieving electrode discharge for rf hollow discharge in FIG.

【図12】図10においてrfホロー放電用電極放電を
達成する他の電極構造の例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of another electrode structure for achieving electrode discharge for rf hollow discharge in FIG.

【図13】図10の対向電極の凹部にプラズマが引き込
まれて進入する状態を示した断面概略図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state where plasma is drawn into and enters the concave portion of the counter electrode of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 処理室 11 排気系 12 ガス導入系 2 基板電極 3 対向電極 34 rfホロー放電用電極 35 溝 4 高周波電源 1 Processing Chamber 11 Exhaust System 12 Gas Introduction System 2 Substrate Electrode 3 Counter Electrode 34 rf Hollow Discharge Electrode 35 Groove 4 High Frequency Power Supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青沼 大介 東京都府中市四谷5丁目8番1号日電アネ ルバ株式会社内 (72)発明者 渡部 嘉 東京都府中市四谷5丁目8番1号日電アネ ルバ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Daisuke Aonuma 5-8-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Nichiden Anneruba Co., Ltd. (72) Inventor Ka Watanabe 5-8-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Inside Anelva Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電用ガスが存在する放電空間を挟むよ
うにして他の電極と向かい合わせて配置される高周波放
電用電極であって、当該高周波放電用電極又は当該他の
電極の一方又は双方に高周波電力を印加して高周波放電
を生じさせてプラズマを形成する高周波放電用電極にお
いて、 当該高周波放電用電極の当該他の電極に対向する対向面
には複数の溝が形成され、この複数の溝の開口の大きさ
はホロー放電が生じる程度の大きさに設定されていると
ともにそれら溝の深さは、一対の電極の間の放電空間の
対向面方向においてプラズマ密度が高くなり易い部分に
相当する位置の溝は浅く当該方向においてプラズマ密度
が低くなり易い部分に相当する位置の溝は深くなってお
り、この結果、当該方向における放電空間のプラズマ密
度の分布を均一化させることが可能な深さ分布の溝にな
っていることを特徴とする高周波放電用電極。
1. A high-frequency discharge electrode arranged to face another electrode so as to sandwich a discharge space in which a discharge gas is present, wherein the high-frequency discharge electrode and / or the other electrode have a high-frequency wave. In an electrode for high-frequency discharge that applies electric power to generate high-frequency discharge to form plasma, a plurality of grooves are formed on a surface of the high-frequency discharge electrode facing the other electrode. The size of the opening is set to a size that causes a hollow discharge, and the depth of the grooves is a position corresponding to a portion where the plasma density is likely to increase in the direction of the facing surface of the discharge space between the pair of electrodes. The groove is shallow, and the groove at the position corresponding to the portion where the plasma density is likely to be low in the relevant direction is deep. High-frequency discharge electrode, wherein a be Ichika has in the groove of depth distribution possible.
【請求項2】 前記複数の溝は、前記対向面の中央を中
心として同心状に配置された周状の溝であることを特徴
とする請求項1記載の高周波放電用電極。
2. The high-frequency discharge electrode according to claim 1, wherein the plurality of grooves are circumferential grooves arranged concentrically around the center of the facing surface.
【請求項3】 前記他の電極の対向面側には処理される
方形の基板が配置されて、前記プラズマにより当該基板
を処理する際に使用される請求項2記載の高周波放電用
電極において、前記複数の溝はこの基板の方形の形状に
応じた所定の角周状の形状であることを特徴とする高周
波放電用電極。
3. The electrode for high-frequency discharge according to claim 2, wherein a rectangular substrate to be treated is arranged on the opposite surface side of the other electrode and is used when treating the substrate with the plasma. The high frequency discharge electrode, wherein the plurality of grooves have a predetermined angular shape corresponding to the rectangular shape of the substrate.
【請求項4】 前記複数の溝の深さは、当該溝に開口の
大きさに適合する形状の補助電極部材が当該溝に嵌入配
置されることによって調整されていることを特徴とする
請求項1,2又は3記載の高周波放電用電極。
4. The depth of the plurality of grooves is adjusted by inserting and arranging an auxiliary electrode member having a shape matching the size of the opening in the groove. The electrode for high frequency discharge according to 1, 2, or 3.
【請求項5】 排気系及びガス導入系を備えた処理室
と、この処理室の内部に対向配置された一対の電極とを
有し、この一対の電極のうちの一方又は双方に高周波電
力を印加して基板を処理する高周波プラズマ基板処理装
置であって、 前記一対の電極のうちの一方の電極電極は、請求項1,
2,3又は4に記載された高周波放電用電極であり、当
該他の電極は、その対向面側に基板が配置される基板電
極であることを特徴とする高周波プラズマ基板処理装
置。
5. A processing chamber having an exhaust system and a gas introduction system, and a pair of electrodes arranged inside the processing chamber so as to face each other, and high-frequency power is supplied to one or both of the pair of electrodes. A high frequency plasma substrate processing apparatus for applying a voltage to process a substrate, wherein one of the pair of electrodes is an electrode.
2. The high-frequency plasma substrate processing apparatus, wherein the high-frequency discharge electrode is described in 2, 3, or 4, and the other electrode is a substrate electrode on which a substrate is arranged on the opposite surface side.
JP6202770A 1994-08-04 1994-08-04 Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device Pending JPH0850997A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6202770A JPH0850997A (en) 1994-08-04 1994-08-04 Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6202770A JPH0850997A (en) 1994-08-04 1994-08-04 Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0850997A true JPH0850997A (en) 1996-02-20

Family

ID=16462890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6202770A Pending JPH0850997A (en) 1994-08-04 1994-08-04 Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0850997A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003055772A (en) * 2001-08-10 2003-02-26 Shinku Device:Kk Ac discharge plasma cvd film deposition apparatus
JP2007184259A (en) * 2005-12-09 2007-07-19 Univ Nagoya Plasma generation device and manufacturing method using plasma treatment
JP2009253102A (en) * 2008-04-08 2009-10-29 Shimadzu Corp Cathode electrode for plasma cvd and plasma cvd apparatus
JP2012038682A (en) * 2010-08-11 2012-02-23 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma control method
JP5287850B2 (en) * 2008-04-08 2013-09-11 株式会社島津製作所 Cathode electrode for plasma CVD and plasma CVD apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003055772A (en) * 2001-08-10 2003-02-26 Shinku Device:Kk Ac discharge plasma cvd film deposition apparatus
JP2007184259A (en) * 2005-12-09 2007-07-19 Univ Nagoya Plasma generation device and manufacturing method using plasma treatment
JP2009253102A (en) * 2008-04-08 2009-10-29 Shimadzu Corp Cathode electrode for plasma cvd and plasma cvd apparatus
JP5287850B2 (en) * 2008-04-08 2013-09-11 株式会社島津製作所 Cathode electrode for plasma CVD and plasma CVD apparatus
JP2012038682A (en) * 2010-08-11 2012-02-23 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma control method
TWI630848B (en) * 2010-08-11 2018-07-21 東京威力科創股份有限公司 Plasma processing device and plasma control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5836419B2 (en) Plasma etching method
JP2748886B2 (en) Plasma processing equipment
US5716485A (en) Electrode designs for controlling uniformity profiles in plasma processing reactors
US20090183833A1 (en) Plasma processing apparatus
JPH08288096A (en) Plasma treatment device
JP3224011B2 (en) Plasma-excited chemical vapor deposition apparatus and plasma etching apparatus
US20220319816A1 (en) Plasma etching system
JPS6136589B2 (en)
JP3618333B2 (en) Plasma generator
JPH1012597A (en) Plasma-etching equipment and plasma etching method
JP3748230B2 (en) Plasma etching apparatus and shower plate
JPH11288798A (en) Plasma production device
JPH0850997A (en) Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate treatment device
JP3408994B2 (en) Plasma processing apparatus and control method for plasma processing apparatus
JP2002313785A (en) High frequency plasma treatment equipment
JP3417328B2 (en) Plasma processing method and apparatus
JPH0922798A (en) Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate processing device
JPH02106925A (en) Dry etching apparatus
JPH1167725A (en) Plasma etching device
JPH0573051B2 (en)
JPH02198138A (en) Electrode plate of parallel plate type dry etching apparatus
JP2003017472A (en) Plasma treatment method and apparatus
JPH0637052A (en) Semiconductor processing device
JP3686563B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and plasma processing apparatus
JP2001077091A (en) Plasma processing device