CN1828274A - F密度测量方法、等离子体处理方法和等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够以高精度测量等离子体处理装置的等离子体中F密度的方法。本方法是对处理容器(10)内容纳的被处理体(W)进行等离子体处理的等离子体处理装置(1)的等离子体中F密度进行测量的方法，其使用至少含有O₂气和惰性气体的处理气体，根据被处理体(W)表面的F游离基发光强度[F^*]和惰性气体发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]，测量等离子体处理中的F密度。

Description

F密度测量方法、等离子体处理方法和等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置。

背景技术

在例如半导体的制造过程中，以半导体晶片(以下称为“晶片”)等被处理体的表面上形成的保护膜作为掩膜蚀刻出期望的图案，之后进行从晶片表面除去保护膜的处理。现有技术在除去该保护膜时，使用的方法是在对处理容器内的晶片进行加热的同时，向该处理容器内导入例如O₂(氧气)气，由该O₂被等离子体化时生成的O游离基等活性种对保护膜进行灰化(等离子体灰化法)。由此，由于在同一个处理容器内连续进行蚀刻处理和灰化处理，所以省略了将被处理体移送到其它容器的时间，能够缩短总体处理时间。

但是，当使用例如含有氟的处理气体进行蚀刻处理时，在处理容器内壁上有堆积CF聚合物(氟化碳系聚合物)的危险。在此状态下继续进行灰化处理时，堆积在处理容器内壁上的CF聚合物会发生再离解，有使晶片上的蚀刻终止层或绝缘膜受到F(氟)的损害的危险。

现有技术中为避免F造成的损害，采用分两步进行灰化处理的方法。首先在第一步中，不对晶片施加偏压，在处理容器内产生等离子体，由此除去堆积在处理容器内壁上的CF聚合物。然后在第二步中，对晶片施加偏压，进行灰化除去晶片上的保护膜。按照这样的两个步骤除去保护膜的处理，被称为“混合灰化法(Hybrid Ashing)”。在下面的专利1～6中公开有混合灰化法。

【专利文献1】日本专利特开平11-145111号公报

【专利文献2】日本专利特开2000-183040号公报

【专利文献3】日本专利特开平6-45292号公报

【专利文献4】日本专利特开平10-209118号公报

【专利文献5】日本专利特开2001-176859号公报

【专利文献6】日本专利特开2003-264170号公报

发明内容

尽管如此，在以上的混合灰化法中，有必要检测出在第一步中除去CF聚合物时的终点。有关此终点的检测，考虑了检测晶片上的发射光谱，从表示F的波长的发光强度测量F浓度的方法。

但是，晶片上发射光谱的强度受到处理容器内产生的等离子体密度的左右，仅仅根据发光强度很难准确地测量出F的浓度。而且，对于将晶片上的发射光谱向处理容器外导出的光学系统，也会堆积上CF聚合物，有可能无法准确地测量出发光强度。

本发明是鉴于这样的问题而提出，其目的在于提供能够以高精度测量等离子体处理装置的等离子体中F密度的单元。

为解决上述问题，按照本发明提供一种等离子体处理装置的F密度测量方法，是在对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置的等离子体中的F密度测量方法，其特征在于：使用至少含有O₂气和惰性气体的处理气体，根据被处理体表面上F游离基的发光强度[F^*]和惰性气体的发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]，测量等离子体处理中的F密度。

按照此测量方法，通过使用F游离基的发光强度[F^*]和惰性气体的发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]，能够消除处理容器内产生的等离子体密度的影响和在将发射光谱向处理容器外导出的光学系统上堆积CF聚合物等的影响。结果能够以高精度测量等离子体处理中的F密度。

在此测量方法中，上述惰性气体可以是例如He气、Ne气、Ar气、Kr气、Xe气、Rn气等稀有气体类元素中的任一种，或者是其任意的组合。此外，上述惰性气体是Ar气，在703.7nm的波长下测量上述F游离基的发光强度[F^*]，在703.0nm的波长下测量上述惰性气体的发光强度[惰性气体^*]也可以。

此外，通过光能测定(アクチメトリ一)法能够从上述比值[F^*]/[惰性气体^*]测量等离子体处理中的F密度。而且，从上述被处理体的上方测量F游离基的发光强度[F^*]和惰性气体的发光强度[惰性气体^*]也可以。

按照本发明，提供一种等离子体处理方法，是对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理的方法，具有使用绘有图案的保护膜作为掩膜，用CF系的处理气体对被处理基板进行蚀刻的工序；用至少含有O₂气和惰性气体的处理气体除去上述处理容器内壁堆积物的工序；和用至少含有O₂气的处理气体对上述保护膜进行灰化的工序，其中，在除去上述处理容器内壁的堆积物的工序中，根据上述的测量方法测量等离子体中的F密度，根据该测量结果，判断除去上述处理容器内壁堆积物的工序的终点。

按照该等离子体处理方法，与上述情况相同，由于能够以高精度测量等离子体处理中的F密度，使得能够以高精度判断除去处理容器内壁堆积物工序的终点。

在该等离子体处理方法中，等离子体中的F密度在规定的阈值以下时判断为上述终点也可以。此外，在除去上述处理容器内壁堆积物的工序中，可以不对上述被处理体施加功率。而且，在对上述保护膜进行灰化的工序中，也可以对上述被处理体施加0.19W/cm²以上的功率。

按照本发明，提供一种等离子体处理装置，对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理，其特征在于，具备：向上述处理容器内选择性地供给CF系处理气体、至少含有O₂气和惰性气体的处理气体、和至少含有O₂气的处理气体的处理气体供给源；将上述被处理体表面的发射光谱向上述处理容器外导出的光学系统；在上述处理容器外测量通过上述光学系统导出的被处理体表面的发射光谱强度的发光强度测量单元，和根据上述发光强度测量单元测量的被处理体表面的F游离基发光强度[F^*]与惰性气体发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]测量等离子体处理中的F密度，根据该F密度控制等离子体处理装置的控制单元。按照此等离子体处理装置，与上述情况相样，由于能够以高精度测量等离子体处理中的F密度，所以能够以良好的精度控制等离子体处理装置。

在该等离子体处理装置中，例如上述发光强度测量单元可以是多色器。此外，上述光学系统从被处理体上方将发射光谱导出上述处理容器之外也可以。而且，上述控制单元通过光能测定法从上述比值[F^*]/[惰性气体^*]测量等离子体处理中的F密度也可以。

按照本发明，能够以高精度测量等离子体处理装置的等离子体中的F密度。

附图说明

图1是本发明实施方式的等离子体处理装置的概略结构图。

图2是表示通过在图1所示的等离子体处理装置进行蚀刻处理和灰化处理的被处理体的膜结构的概略断面图。

图3是表示在多色器中测量的晶片表面发射光谱的发光强度和波长之间关系的示意图。

图4是表示通过光能测定法测量的等离子体处理中的F密度和晶片表面蚀刻速度之间关系的示意图。

符号说明

a发射光谱

W晶片

1等离子体处理装置

10腔室

13基座

25静电卡盘

35上部电极

45气体导入口

49处理气体供给源

55、58透过窗

56集光透镜

57棱镜

59光导出通道

60多色器

61控制单元

100蚀刻终止膜

101低介电常数膜

102防止反射膜

103光保护膜

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明优选的实施方式。其中，在本说明书和附图中，对于实际上具有功能相同的结构的结构要素赋予同样的符号，以省略重复的说明。

图1是作为本发明实施方式的等离子体处理装置一个例子所表示的平行平板型等离子体处理装置1的概略结构图。

该等离子体处理装置1具有例如其表面由阳极氧化处理(氧化铝膜处理)的铝构成的圆筒状处理室(处理容器)10，该处理室10是接地的。在处理室10内的底部，隔着陶瓷等的绝缘板11设置有用来放置作为被处理体的半导体晶片(下面称为“晶片”)W的大致呈圆柱状的基座支承台12。在该基座支承台12上，设置有构成下部电极的基座13。在该基座13上，连接有高通滤波器(HPF)14。

在基座支承台12的内部，设置有温度调节介质室20。经过导入管21向温度调节介质室20导入温度调节介质，使其循环并从排出管22排出。通过如此循环的温度调节介质，能够将基座13调节到所需的温度。

基座13在其上侧中央部形成凸起的圆板状，在其上面设置有与作为被处理体的晶片W大致同样形状的静电卡盘25。该静电卡盘25是在其绝缘材料中夹有电极26的结构。静电卡盘25由连接在电极26上的直流电源27施加例如1.5kV的直流电压。由此，晶片W被静电吸引在静电卡盘25上。

此外，在绝缘板11、基座支承台12、基座13和静电卡盘25上，形成有用来向作为被处理体的晶片W底面供给传热介质(例如He气等背后(backside)气体)的气体通道30。经过该传热介质在基座13与晶片W之间进行热传导，将晶片W维持在规定的温度。

在基座13的上端周边缘部，包围着放置在静电卡盘25上的晶片W，配置有环状的聚焦环31。该聚焦环31由陶瓷或石英等绝缘材料或导电材料构成。通过配置聚焦环31提高蚀刻的均匀性。

此外，在基座13的上方，设置有与该基座13平行相对的上部电极35。该上部电极35隔着绝缘材料36被支承在腔室10的内部。上部电极35由具有多个排出孔37并与基座13相对构成的电极板38和支承该电极板38的电极支承体39构成。电极板38由绝缘材料或导电材料形成。在本实施方式中，使用硅作为构成电极板38的材料。电极支承体39由例如表面进行了氧化铝膜处理的铝等导电材料制成。其中，基座13和上部电极35之间的间隔为可调节。

在上部电极35的电极支承体39中央设置有气体导入口45。在该气体导入口45上连接有气体供给管46。在该气体供给管46上还隔着阀门47和质量流量控制器48连接有处理气体供给源49。

从该处理气体供给源49，经过排出孔37将用于蚀刻的蚀刻气体或用于灰化的灰化气体等各种处理气体供给到腔室10的内部。其中，在图1中，只显示一个由气体供给管46、阀门47、质量流量控制器48和处理气体供给源49等构成的气体供给系统，但等离子体处理装置1具备多个处理气体供给系统。例如可以将CF₄、C_xO_y、O₂、N₂、N_xO_y、NH₃、CHF₃、H₂、Ar、He和Xe等处理气体分别独立地进行流量控制，以任意的组合供给到腔室10内。

在电极板38的中央，在气体导入口45的正下方形成有透过窗55。该透过窗55由例如石英玻璃等构成。该透过窗55位于腔室10内部的基座13上放置的晶片W中央的上方。由此使在腔室10内容纳的晶片W中央表面上的发射光谱a经过透过窗55射入气体导入口45内。

在气体导入口45的内部，装有集光镜头56和棱镜57作为光学系统，其将通过透过窗55射入到气体导入口45内的发射光谱a向腔室10外导出。在棱镜57的侧面一方配置有在气体导入口45侧面上形成的例如石英玻璃等构成的透过窗58，在该透过窗58的外侧，连接有光纤等光导出通道59。光导出通道59连接有作为对发射光谱a的发光强度进行测量的发光强度测量单元的多色器60。由此，在晶片W表面发射的发射光谱a就经过透过窗55、集光透镜56、棱镜57、透过窗58和光导出通道59射入多色器60中，这样在腔室10外的多色器60中测定晶片W表面发射光谱a的发光强度。

此外，这样用多色器60测量的发光强度，被输入到控制单元61中。如在后面所详细说明的，控制单元61由这样从多色器60输入的发光强度，就能够测量例如在等离子体处理中的F密度。

在腔室10的底部连接有排气管65，在该排气管65上连接有排气装置66。排气装置66包括涡轮分子泵等真空泵，将腔室10内调节到规定的减压环境(例如0.67Pa以下)。此外，在腔室10的侧壁设置有闸阀67。通过开启该闸阀67，将晶片W送入腔室10内，而且也能够从腔室10内取出晶片W。输送晶片W可以使用例如图中未显示的晶片盒。

上部电极35连接有第一高频电源80，在其供电线中插入有第一匹配器81。此外，上部电极35还连接有低通滤波器(LPF)82。该第一高频电源80能够输出频率为40～150MHz范围内的功率。通过将这样的高频的功率施加到上部电极35上，就能够在腔室10内形成处于优选的离解状态下的高密度等离子体，能够在比现有更低的压力条件下进行等离子体处理。第一高频电源80输出功率的频率优选为40～80MHz，典型地使用图中所示的60MHz或其附近的频率。

作为下部电极的基座13连接有第二高频电源85，在其供电线中插入有第二匹配器86。该第二高频电源85能够输出频率为几百kHz到十几MHz范围内的功率。通过将这样的频率范围内的功率施加到基座13上，能够产生对作为被处理体的晶片W没有损害的适当的离子作用。第二高频电源85输出功率的频率，典型如在图中所示的使用2MHz、3.2MHz或13.56MHz等。在本实施方式中取2MHz。

如上结构的等离子体处理装置1整体上由控制单元61进行控制。例如对由处理气体供给源49向腔室10内供给各种处理气体、向上部电极35供给功率、向基座13(下部电极)供给功率，由排气装置66调节腔室10内的减压环境、闸阀67的开关、由静电卡盘25对晶片W的静电吸引，通过向气体通道30供给传热介质对晶片W的温度进行调节以及通过向温度调节介质室20循环温度调节介质来调节基座13的温度等，其中的任何一种都是被控制单元61控制。

下面，图2是在图1中说明的等离子体处理装置1进行蚀刻处理和灰化处理的作为被处理体的晶片W的说明图。

在图2中所述的晶片W包括依次层积的蚀刻终止膜100、低介电常数膜(下面称为“低-k膜”)101、防止反射膜(BARC：BottomAnti-Reflective Coat)102和光保护膜103。其中，图2中没有示出，但在蚀刻终止层100的下部，存在例如Cu(铜)布线层等金属层、各种半导体层和硅基板等。

构成光保护膜103的保护膜材料，例如由于是对KrF光(波长248nm)感光型的，其膜厚为例如400nm左右。此外，在光学蚀刻工序中，绘出例如直径200nm的圆形孔。

防止反射膜102，在用KrF光对光保护膜103曝光时，起着抑制来自底层的反射光的作用。由此，可绘出更微细的图案。其中，该防止反射膜102的膜厚例如为60nm左右。

作为构成低-k膜101的低介电常数材料，有硅氧烷系(Si-O-Si)的HSQ(Hydrogen-SilsesQuioxane)或MSQ(Methyl-hydrogen-SilsesQuioxane)等。此外，有时也会采用这些硅氧烷系以外的有机材料。在本实施方式中，采用选自MSQ中的Black Diamond(注册商标)或Coral(注册商标)作为构成低-k膜101的构成材料。该低-k膜208的膜厚例如为1000nm左右。

蚀刻终止层100由例如SiC材料形成，其膜厚例如为80μm左右。通过具有该蚀刻终止层100，使用光保护膜103作为掩膜，对低-k膜进行蚀刻时，对蚀刻终止层100下部的层(例如金属层)进行蚀刻处理不会造成影响。

下面说明图2所示的对晶片W进行使用了等离子体处理装置1的等离子体蚀刻处理和等离子体灰化处理。

首先使用绘有图案的光保护膜103作为掩膜，进行防止反射膜102的蚀刻(第一蚀刻工序)。在进行该第一蚀刻工序时的加工条件，是将例如腔室10内的压力调节到50mTorr，在上部电极35上施加的高频功率为1000W，在基座13上施加的高频功率为100W。此外，使用CF₄作为处理气体。这些加工条件都由控制单元61进行控制。

然后使用绘有图案的光保护膜103作为掩膜，进行低-k膜101的蚀刻(第二蚀刻工序)。在进行该第二蚀刻工序时的加工条件，是将例如腔室10内的压力调节到50mTorr，在上部电极35上施加的高频功率为1200W，在基座13上施加的高频功率为1700W。使用CHF₃、CF₄、Ar、N₂和O₂的混合气体作为处理气体。这些加工条件都由控制单元61进行控制。

然后实施所谓的过蚀刻工序(第三蚀刻工序)，使得在第二蚀刻工序中在低-k膜上形成的通孔底部不再残留低-k材料。进行该第三蚀刻工序时的加工条件，是将例如腔室10内的压力调节到75mTorr，在上部电极35上施加的高频功率为1200W，基座13上施加的高频功率为1200W。使用C₄F₈、Ar和N₂的混合气体作为处理气体。这些加工条件都由控制单元61进行控制。

通过实施以上的第一～三蚀刻工序，在低-k膜101上形成通孔。

接着在同一个腔室10内，以除去光保护膜103为目的，对晶片W进行等离子体灰化处理。

当对晶片W进行上述第一～三等离子体蚀刻处理时，在处理气体中含有的F(氟)与C(碳)反应生成的CF聚合物(氟化碳系聚合物)，慢慢堆积附着在腔室10的内壁上。在这样CF聚合物堆积在腔室10内壁上的状态下，当以除去光保护膜103为目的立即进行等离子体灰化处理时，堆积在腔室10内壁上的CF聚合物会发生再离解，使得例如低-k膜101或蚀刻终止层100有受到F的侵蚀造成损害的危险。

在此，在进行该实施方式的等离子体处理时，要分开实施主要除去腔室10内壁上CF聚合物的第一灰化工序和灰化除去光保护膜103的第二灰化工序。首先通过实施第一灰化工序，在不影响晶片W的情况下除去电解质腔室10内壁上的CF聚合物。然后在完成除去CF聚合物之后，进行第二灰化工序，除去光保护膜103。

在此，进行第一灰化工序的加工条件是，例如将腔室10内的压力调节到20mTorr，上部电极35和基座13之间的间隔调节为40mm，在上部电极35上施加的高频功率为500W，在基座13上施加的高频功率为0W(即在基座13上不施加高频功率，所谓0偏置状态)。通过这样的0偏置状态，能够避免将F引入到晶片W上，防止对其造成损害。使用至少含有O₂和惰性气体的处理气体，例如使用Ar(惰性气体)和O₂的混合气体作为处理气体(第一处理气体)，Ar/O₂的气体流量比(Ar的气体流量/O₂的气体流量)取为例如450sccm/50sccm。这些加工条件都由控制单元61进行控制。

此外，在第一灰化工序中，测量腔室1的等离子体中的F密度，根据该测量的F密度，判断第一灰化工序的终点。在此情况下，在第一灰化工序中，测量等离子体中的F密度，在测量的F密度例如为规定的阈值以下时，能够判断出到达第一灰化工序的终点。

在此，如下进行腔室10内等离子体中F密度的测量。即在该等离子体处理装置1中，使在腔室10内的基座13上放置的晶片W中央表面上的发射光谱a，通过配置在其上方的透过窗55、集光透镜56、棱镜57、透过窗58和光导出通道59入射到多色器60上，在腔室10外的多色器60中对晶片W表面上发射的光谱a进行发光强度测量。在此情况下，在多色器60中，从发射光谱a中分出波长703.7nm的光线，通过测量其发光强度就能够测量出在晶片W表面上F游离基的发光强度[F^*]。再从发射光谱a中分出波长703.0nm的光线，通过测量其发光强度就能够测量出在晶片W表面上Ar气的发光强度[惰性气体^*]。在此，图3是表示在多色器60中测量的晶片W表面的发射光谱a的发光强度与波长之间关系的示意图。从图3可知，Ar气的发光强度[惰性气体^*]表示在波长703.0nm处的波峰，F游离基的发光强度[F^*]表示在波长703.7nm处的波峰。由于这两个波峰的波长很接近，使用了波长宽度不能太大的多色器60(高分解率CCD)，能够在各个波峰中对Ar气的发光强度[惰性气体^*]和F游离基的发光强度[F^*]以高精度进行测量。

之后，这样通过多色器60测量的晶片W表面上F游离基的发光强度[F^*]和Ar气的发光强度[惰性气体^*]被输入到控制单元61中。控制单元61从这样输入到多色器60中的F游离基的发光强度[F^*]和Ar气发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]，按照如下(公式1)通过光能测定法测量出等离子体处理中的F密度。

F密度[cm^-3]＝A×(N×P[Torr])/(760×224000[cm³])×(Q_Ar/Q)×([F^*]/[惰性气体^*])          (公式1)

这里，A：放射(actino)系数；

N：阿伏加德罗常数；

P：腔室10内的压力；

Q_Ar：供给到腔室10内的Ar气流量；

Q：供给到腔室10内处理气体的总流量。

另一方面，当这样进行了第一灰化工序时，由于慢慢地除去了堆积在腔室10内壁上的CF聚合物，由此在腔室10的等离子体中的F密度有逐渐降低的倾向。在此，图4是表示在腔室10内的部件(也包括腔室10的内壁)上的CF聚合物堆积状态(堆积量)，对于在各自不同的腔室10内容纳的在表面上形成SiO₂膜的晶片W进行灰化处理的情况下，通过光能测定法测量的等离子体处理中的F密度和晶片W表面的蚀刻速度之间关系的图表。由该图4可知，通过光能测定法测量的F密度与蚀刻速度有大致成比例的关系，因此F密度越小，则晶片W表面所受的损害也就越小。所以，即使不考虑晶片W受到的损害，如果在F密度降低到良好状态下，结束第一灰化工序亦可。

在此情况下，在控制单元61中对例如F密度设定规定的阈值，在通过光能测定法测量的F密度在该阈值之下的情况下，能够判断出第一灰化工序的终点。其中，这样设定的阈值只要能够判断出处于考虑对晶片W的损害，而不考虑影响的良好状况即可。作用于此的阈值可考虑到晶片W的种类、膜的种类、处理的种类等各种要素适当选定。

这样通过根据F游离基发光强度[F^*]与Ar气发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体]对等离子体处理中的F密度进行测量，就能够消除腔室1内产生的等离子体密度的影响或将发射光谱a导出到腔室1外部的透过窗55的污染等的影响。这就是说，在该第一灰化工序中，使用例如Ar气(惰性气体)和O₂气的混合气体作为处理气体，但由于Ar气不受腔室1内产生的等离子体密度的影响，所以通过根据与Ar气的发光强度[惰性气体^*]之比([F^*]/[惰性气体^*])测量等离子体处理中的F密度，就能够在排除等离子体密度影响的状态下测量F的密度。此外，在例如由CF聚合物污染透过窗55的情况下，F游离基的发光强度[F^*]和Ar气的发光强度[惰性气体^*]中的任何一个都受到污染的影响。因此，通过两者相比就抵消了污染的影响，能够在排除污染的状态下测量F的密度，结果能够以高精度测量等离子体处理中的F密度，准确地判断出第一灰化工序的终点。

之后，这样根据F密度检测出终点，完成第一工序。接着在此后的第二灰化工序中除去保护膜103。

在此作为进行第二灰化工序时的加工条件，例如腔室10内的压力调节到10mTorr，上部电极35与基座13之间的间隔调节到55mm，在上部电极35上施加的高频功率是500W，在基座13上施加的高频功率是200W。此外，使用N₂(第二惰性气体)和O₂的混合气体作为处理气体(第二处理气体)，N₂/O₂的气体流量比(N₂的气体流量/O₂的气体流量)取为60sccm/60sccm。此外，冷却晶片W底面的气体压力，在中心部位是10Torr，在边缘部位是35Torr。而且，对于腔室10内的设定温度，上部电极为60℃，下部电极为50℃，侧壁为20℃。另外，此第二灰化工序的时间取为26sec。这些加工条件都由控制单元61进行控制。

在第一～三蚀刻工序和第一、二灰化工序的切换期间，向上部电极35和基座13分别供给高频功率的第一高频电源80和第二高频电源85处于暂时关闭的状态。另一方面，在第二灰化工序中，腔室10内的压力降到10mTorr，如果这样的话，在腔室10内就不能稳定地点燃等离子体。所以，在第一灰化工序和第二灰化工序之间，要暂时将腔室10内的压力升到例如30mTorr，在3sec的时间内实施点燃等离子体的工序。通过实施此点燃等离子体的工序，使得可靠地点燃了等离子体，然后在第二灰化工序中能够调低腔室10内的压力。

如此，在第二灰化工序中，低-k膜101或蚀刻终止层100都没有受到F游离基的损害，这些膜都保持在良好的状态下，同时能够除去光保护膜103。

以上说明了本发明的一个实施方式，但本发明可采用不限于此例的各种实施方式。在例如图示的实施方式中，是以Ar气作为惰性气体的一个例子进行说明的，但作为惰性气体也可以使用He气、Ne气、Kr气、Xe气和Rn气。也可以是含有Ar气的上述气体的任意组合。F游离基的发光强度[F^*]也可以在波长703.7nm以外的波长范围内测量，惰性气体的发光强度[惰性气体^*]也可以在波长703.0nm以外的波长范围内测量。在图示的实施方式中，测量的是从晶片W上方的F游离基发光强度[F^*]和惰性气体发光强度[惰性气体^*]，但也可以例如从晶片W侧面的侧面它们的发光强度。本发明也适用于晶片W以外的其它被处理体的等离子体处理。

产业上利用的可能性

本发明适用于等离子体处理。

Claims (13)

1.一种等离子体处理装置的F密度测量方法，是在对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置的等离子体中的F密度测量方法，其特征在于：

使用至少含有O₂气和惰性气体的处理气体，根据被处理体表面上F游离基的发光强度[F^*]和惰性气体的发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]，测量等离子体处理中的F密度。

2.如权利要求1所述的等离子体处理装置的F密度测量方法，其特征在于：

所述惰性气体是He气、Ne气、Ar气、Kr气、Xe气、Rn气中的任一种，或者是其任意的组合。

3.如权利要求1所述的等离子体处理装置的F密度测量方法，其特征在于：

所述惰性气体是Ar气，在703.7nm的波长下测量所述F游离基的发光强度[F^*]，在703.0nm的波长下测量所述惰性气体的发光强度[惰性气体^*]。

4.如权利要求1～3中任一项所述的等离子体处理装置的F密度测量方法，其特征在于：

通过光能测定法从所述比值[F^*]/[惰性气体^*]测量等离子体处理中的F密度。

5.如权利要求1～4中任一项所述的等离子体处理装置的F密度测量方法，其特征在于：

从所述被处理体的上方测量F游离基的发光强度[F^*]和惰性气体的发光强度[惰性气体^*]。

6.一种等离子体处理方法，是对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理的方法，具有：

使用绘有图案的保护膜作为掩膜，用CF系的处理气体对被处理基板进行蚀刻的工序；

用至少含有O₂气和惰性气体的处理气体除去所述处理容器内壁堆积物的工序；和

用至少含有O₂气的处理气体对所述保护膜进行灰化的工序，

其中，在除去所述处理容器内壁的堆积物的工序中，根据权利要求1～5中任一项所述的测量方法测量等离子体中的F密度，根据该测量结果，判断除去所述处理容器内壁堆积物的工序的终点。

7.如权利要求6所述的等离子体处理方法，其特征在于：

等离子体中的F密度在规定的阈值以下时判断为所述终点。

8.如权利要求6或7所述的等离子体处理方法，其特征在于：

在除去所述处理容器内壁堆积物的工序中，不对所述被处理体施加功率。

9.如权利要求6～8中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：

在对所述保护膜进行灰化的工序中，对所述被处理体施加0.19W/cm²以上的功率。

10.一种等离子体处理装置，对处理容器内容纳的被处理体进行等离子体处理，其特征在于，具备：

向所述处理容器内选择性地供给CF系处理气体、至少含有O₂气和惰性气体的处理气体、和至少含有O₂气的处理气体的处理气体供给源；

将所述被处理体表面的发射光谱向所述处理容器外导出的光学系统；

在所述处理容器外测量通过所述光学系统导出的被处理体表面的发射光谱强度的发光强度测量单元，和

根据所述发光强度测量单元测量的被处理体表面的F游离基发光强度[F^*]与惰性气体发光强度[惰性气体^*]之比[F^*]/[惰性气体^*]测量等离子体处理中的F密度，根据该F密度控制等离子体处理装置的控制单元。

11.如权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述发光强度测量单元是多色器。

12.如权利要求10或11所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述光学系统从被处理体上方将发射光谱导出所述处理容器之外。

13.如权利要求10～12中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制单元通过光能测定法从所述比值[F^*]/[惰性气体^*]测量等离子体处理中的F密度。

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