JPH01175740A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JPH01175740A JPH01175740A JP33405387A JP33405387A JPH01175740A JP H01175740 A JPH01175740 A JP H01175740A JP 33405387 A JP33405387 A JP 33405387A JP 33405387 A JP33405387 A JP 33405387A JP H01175740 A JPH01175740 A JP H01175740A
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Links
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Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体装置製造過程でのレジストアレシングなどのプラ
ズマ処理方法に関し、 水(H20ガス)を含む反応ガスを用いたプラズマアッ
シング処理をアッシング速度のバラツキを小さくして安
定に行なうことを目的とし、水素原子を含むプラズマを
用いて処理を行なうときに、所定反応ガスにアルゴンガ
ス又はクリプトンガスを加えておいてプラズマを発生さ
せ、アクチノメトリー法によって水素原子発光強度およ
びアルゴン又はクリプトンの原子発光強度を測定し、こ
れらの発光強度比から水素原子濃度の増減を検知し、こ
の検知に基づいてプラズマ処理を制御することを特徴と
するプラズマ処理方法に構成する。
ズマ処理方法に関し、 水(H20ガス)を含む反応ガスを用いたプラズマアッ
シング処理をアッシング速度のバラツキを小さくして安
定に行なうことを目的とし、水素原子を含むプラズマを
用いて処理を行なうときに、所定反応ガスにアルゴンガ
ス又はクリプトンガスを加えておいてプラズマを発生さ
せ、アクチノメトリー法によって水素原子発光強度およ
びアルゴン又はクリプトンの原子発光強度を測定し、こ
れらの発光強度比から水素原子濃度の増減を検知し、こ
の検知に基づいてプラズマ処理を制御することを特徴と
するプラズマ処理方法に構成する。
本発明はプラズマ処理、より詳しくは、半導体装置製造
過程でのレジストアッシングなどのプラズマ処理方法に
関するものである。
過程でのレジストアッシングなどのプラズマ処理方法に
関するものである。
半導体装置などの製造での微細加工にレジストが用いら
れ、その除去を酸素プラズマ中での灰化(アッシング)
によって行なわれるようになってきた。このレジストの
アッシングを、酸素を含む反応ガスをマイクロ波によっ
て励起してプラズマとし、このプラズマの下流で行なう
ダウン・フロー・アッシングが知られている。アッシン
グ以外にもこのようなプラズマのダウンブローで被加工
物を処理する(例えば、ポリシリコンを選択エツチング
する)ことが知られている。
れ、その除去を酸素プラズマ中での灰化(アッシング)
によって行なわれるようになってきた。このレジストの
アッシングを、酸素を含む反応ガスをマイクロ波によっ
て励起してプラズマとし、このプラズマの下流で行なう
ダウン・フロー・アッシングが知られている。アッシン
グ以外にもこのようなプラズマのダウンブローで被加工
物を処理する(例えば、ポリシリコンを選択エツチング
する)ことが知られている。
前述のダウン・フロー・アッシングにおいて水(H20
ガス)を添加すると、アッシング速度の向上、処理温度
(基板加熱温度)の低温化が図れる〔特願昭62−20
3985号(昭和62年8月19日出願)参照〕。これ
は、添加した水が触媒のように働いて酸素プラズマ発生
量(酸素原子量)を増大させるだけでなく、生じるOH
分子や水素原子などのアッシングへの寄与が考えられる
からである。
ガス)を添加すると、アッシング速度の向上、処理温度
(基板加熱温度)の低温化が図れる〔特願昭62−20
3985号(昭和62年8月19日出願)参照〕。これ
は、添加した水が触媒のように働いて酸素プラズマ発生
量(酸素原子量)を増大させるだけでなく、生じるOH
分子や水素原子などのアッシングへの寄与が考えられる
からである。
しかしながら、水の単なる添加ではアッシング速度のバ
ラツキが、例えば、600nm/min 〜800nm
/+nin (700nm±100 nm)と大きい。
ラツキが、例えば、600nm/min 〜800nm
/+nin (700nm±100 nm)と大きい。
そこで、プラズマアッシング処理を安定に行なうために
はプラズマの制御が重要なポイントであり、プラズマ中
の原子濃度をモニターする必要がある。比較的簡便にプ
ラズマ中の原子濃度をモニターする方法としてアクチノ
メトリー法が知られている(例えば、J、W、Cobu
rn and M、Chen :J、Appl
、Pt+yS、 51(6)June、 1980.
Ilp、 3134〜3136参照)。アッシングの
主要作用プラズマは酸素プラズマであるので、これのみ
をモニターしたとしても、既に述べたように水(H20
ガス)からOH分子や水素原子等のアッシングへの影響
があるなどして十分なプラズマ制御に反映させることは
できない。
はプラズマの制御が重要なポイントであり、プラズマ中
の原子濃度をモニターする必要がある。比較的簡便にプ
ラズマ中の原子濃度をモニターする方法としてアクチノ
メトリー法が知られている(例えば、J、W、Cobu
rn and M、Chen :J、Appl
、Pt+yS、 51(6)June、 1980.
Ilp、 3134〜3136参照)。アッシングの
主要作用プラズマは酸素プラズマであるので、これのみ
をモニターしたとしても、既に述べたように水(H20
ガス)からOH分子や水素原子等のアッシングへの影響
があるなどして十分なプラズマ制御に反映させることは
できない。
本発明の目的は、水を含む反応ガスを用いたプラズマア
ッシング処理を安定に行なう、すなわち、アッシング速
度のバラツキを小さくすることである。
ッシング処理を安定に行なう、すなわち、アッシング速
度のバラツキを小さくすることである。
上述の目的が、水素原子を含むプラズマを用いて処理を
行なうときに、所定反応ガスにアルゴンガス又はクリプ
トンガスを加えておいてプラズマを発生させ、アクチノ
メトリー法によって水素原子発光強度およびアルゴン又
はクリプトンの原子発光強度を測定し、これらの発光強
度比から水素原子濃度の増減を検知し、この検知に基づ
いてプラズマ処理を制御することを特徴とするプラズマ
処理方法によって達成される。
行なうときに、所定反応ガスにアルゴンガス又はクリプ
トンガスを加えておいてプラズマを発生させ、アクチノ
メトリー法によって水素原子発光強度およびアルゴン又
はクリプトンの原子発光強度を測定し、これらの発光強
度比から水素原子濃度の増減を検知し、この検知に基づ
いてプラズマ処理を制御することを特徴とするプラズマ
処理方法によって達成される。
アクチノメトリー法においては、原子の発光するときの
エネルギー準位は、測定対象の水素原子のエネルギー準
位と内部基準のアルゴン(又はクリプトン)原子のエネ
ルギー準位とがほぼ等しいのが良いが、実用上エネルギ
ー準位の差が1,5eV程度におさまることが好ましい
。水素(H)原子の発光のうち比較的発光強度が容易に
測定できるのはバルマー線Hβの波長486nm(12
,7eVのエネルギー準位)およびバルマー線Hαの波
長656nm12.0eV)のものである。一方、アル
ゴン(Ar)の4p状態はほぼ136Vのエネルギー準
位にあって、これより発する光の波長(およびエネルギ
ー準位)には、812r++r+(13eV) 、75
0nm (13,4eV)、707nm(13,2eV
)および696nm (13,3eV)のもの等がある
。
エネルギー準位は、測定対象の水素原子のエネルギー準
位と内部基準のアルゴン(又はクリプトン)原子のエネ
ルギー準位とがほぼ等しいのが良いが、実用上エネルギ
ー準位の差が1,5eV程度におさまることが好ましい
。水素(H)原子の発光のうち比較的発光強度が容易に
測定できるのはバルマー線Hβの波長486nm(12
,7eVのエネルギー準位)およびバルマー線Hαの波
長656nm12.0eV)のものである。一方、アル
ゴン(Ar)の4p状態はほぼ136Vのエネルギー準
位にあって、これより発する光の波長(およびエネルギ
ー準位)には、812r++r+(13eV) 、75
0nm (13,4eV)、707nm(13,2eV
)および696nm (13,3eV)のもの等がある
。
なお、測定(観測)のしやすさ(比較的発光張度が強い
)から4.・+2→41□遷移の707nm波長および
41.。。→4.・。1遷移の750nm波長の発光が
好ましい。また、クリプトン(Kr)では5.・、2→
5ml+遷移の587nm (1,3eV )および5
p’Ql→5m12遷移の557nm (13,4e
V )の発光が好ましい。したがって、これらアルゴン
又はクリプトンのいずれかひとつの波長でのアルゴン(
又はクリプトン)原子の発光強度と水素原子の486n
m又は656nmのいずれかの波長での水素原子の発光
強度との組合せで発光強度比が得られる。どの組合せで
発光強度比を求めるかは、反応ガス中へのN2混入、分
光器の特性、バックグラウンドなどを考慮して任意に決
めることができる。好ましい発光強度比は次の8通から
得られる。
)から4.・+2→41□遷移の707nm波長および
41.。。→4.・。1遷移の750nm波長の発光が
好ましい。また、クリプトン(Kr)では5.・、2→
5ml+遷移の587nm (1,3eV )および5
p’Ql→5m12遷移の557nm (13,4e
V )の発光が好ましい。したがって、これらアルゴン
又はクリプトンのいずれかひとつの波長でのアルゴン(
又はクリプトン)原子の発光強度と水素原子の486n
m又は656nmのいずれかの波長での水素原子の発光
強度との組合せで発光強度比が得られる。どの組合せで
発光強度比を求めるかは、反応ガス中へのN2混入、分
光器の特性、バックグラウンドなどを考慮して任意に決
めることができる。好ましい発光強度比は次の8通から
得られる。
そして、発光強度が一定となるように、水素原子濃度を
増減すべくプラズマ発生条件(プラズマ発生時の装置内
圧力、ガス流量、励起のためのマイクロ波パワー、ガス
混合比など)を制御することになる。
増減すべくプラズマ発生条件(プラズマ発生時の装置内
圧力、ガス流量、励起のためのマイクロ波パワー、ガス
混合比など)を制御することになる。
添付図面を参照して実施例によって本発明の詳細な説明
する。
する。
第2図はダウン・フロー・アッシングタイプのプラズマ
アッシング装置の概略断面である。
アッシング装置の概略断面である。
このアッシング装置では、ガス流入口1から酸素(0□
)ガス(2j!/m1n) 、H,0ガス(150cc
/m1n)Jよびアルゴン(Ar)ガス(70cc/m
1n)をプラズマ室2へ流し、アッシング反応室3を減
圧(ITorr)状態に保つ。マイクロ波(2,45G
H2,1,5kW)を導波管4から石英板5を通してプ
ラズマ室2内のガスに当てることよってプラズマを発生
させる。このプラズマの発光を光ファイバー6を介して
モノクロメータなどを含む分光分析器へ導き、水素原子
発光強度、アルゴン原子発光強度、プラズマスペクトル
などをアクチノメトリー法にしたがって測定できる。発
生したプラズマ中の活性粒子は金属メック2(シャワー
ベット)7を通って流れて、加熱ステージ8上に配置さ
れた半導体基板9に塗布したレジスト(東京応化工業製
の0FPR800)に作用してアッシングを行なう。加
熱ステージ8は180℃に加熱保持しておいてアッシン
グを行なう。
)ガス(2j!/m1n) 、H,0ガス(150cc
/m1n)Jよびアルゴン(Ar)ガス(70cc/m
1n)をプラズマ室2へ流し、アッシング反応室3を減
圧(ITorr)状態に保つ。マイクロ波(2,45G
H2,1,5kW)を導波管4から石英板5を通してプ
ラズマ室2内のガスに当てることよってプラズマを発生
させる。このプラズマの発光を光ファイバー6を介して
モノクロメータなどを含む分光分析器へ導き、水素原子
発光強度、アルゴン原子発光強度、プラズマスペクトル
などをアクチノメトリー法にしたがって測定できる。発
生したプラズマ中の活性粒子は金属メック2(シャワー
ベット)7を通って流れて、加熱ステージ8上に配置さ
れた半導体基板9に塗布したレジスト(東京応化工業製
の0FPR800)に作用してアッシングを行なう。加
熱ステージ8は180℃に加熱保持しておいてアッシン
グを行なう。
このアッシングのために発生しているプラズマのスペク
トルを第3図に、そして、4860m波長での水素原子
発光強度の変動および707nm波長でのアルゴン原子
発光強度の変動を第1図に示す。
トルを第3図に、そして、4860m波長での水素原子
発光強度の変動および707nm波長でのアルゴン原子
発光強度の変動を第1図に示す。
所定流量のH20ガスを添加してアッシングを行なうと
アッシング速度は600〜800r+m/m1n(70
0±100 nm/m1n)とバラついていた。このと
きの水素原子発光強度を継続測定して変動していること
がわかる(第1図のH(486nm)発光強度参照)が
、H20ガス流量を含めてプラズマ発生条件は一定にし
ているはずなので、その変動原因を推定することはでき
なかった。同時に、アルゴン原子発光強度を継続測定し
て(第1図のAr(707nm)発光強度参照)、この
発光強度と水素原子発光強度との強度比を求めると、発
光強度比のバラツキが±10%もあり、水素原子発光強
度、すなわち、水素原子濃度がふらついていたことが変
動原因であるとわかった。すなわち、アルゴン原子発光
強度が内部基準となってアルゴン原子発光強度と一緒に
水素原子発光強度が変動するならば、この変動は装置全
体的な原因に起因していること、および、アルゴン原子
発光強度がほぼ一定なのに水素原子発光強度が変動すれ
ばそれは水素原子濃度それ自身の変化であることがわか
る。
アッシング速度は600〜800r+m/m1n(70
0±100 nm/m1n)とバラついていた。このと
きの水素原子発光強度を継続測定して変動していること
がわかる(第1図のH(486nm)発光強度参照)が
、H20ガス流量を含めてプラズマ発生条件は一定にし
ているはずなので、その変動原因を推定することはでき
なかった。同時に、アルゴン原子発光強度を継続測定し
て(第1図のAr(707nm)発光強度参照)、この
発光強度と水素原子発光強度との強度比を求めると、発
光強度比のバラツキが±10%もあり、水素原子発光強
度、すなわち、水素原子濃度がふらついていたことが変
動原因であるとわかった。すなわち、アルゴン原子発光
強度が内部基準となってアルゴン原子発光強度と一緒に
水素原子発光強度が変動するならば、この変動は装置全
体的な原因に起因していること、および、アルゴン原子
発光強度がほぼ一定なのに水素原子発光強度が変動すれ
ばそれは水素原子濃度それ自身の変化であることがわか
る。
そこで、発光強度比が大きく変動するときに、この発光
強度比が一定となるようにプラズマ発生装置内圧力、I
(、Oガス流量(混合比)、ガス総流量、マイクロ波パ
ワーなどのプラズマ発生条件を制御する(変化させる)
。この制御によってアルゴンと水素の発光強度比を±5
%以内のバラつきとすることができて、そのときのアッ
シング速度を650〜750nm(700±50nm/
m1n)となり7−) ’y ング処理をかなり安定さ
せることができた。
強度比が一定となるようにプラズマ発生装置内圧力、I
(、Oガス流量(混合比)、ガス総流量、マイクロ波パ
ワーなどのプラズマ発生条件を制御する(変化させる)
。この制御によってアルゴンと水素の発光強度比を±5
%以内のバラつきとすることができて、そのときのアッ
シング速度を650〜750nm(700±50nm/
m1n)となり7−) ’y ング処理をかなり安定さ
せることができた。
また、水素原子発光強度は水素原子濃度と対応しており
、水素原子濃度は添加するH20ガスの流量に関連して
おり、この添加H20ガスが添加の際に断熱膨張して冷
却され液化し管内に付着するなどして実際の820ガス
流量となっていないことに起因した水素原子濃度変動が
水素原子発光強度変動となって現われる。したがって、
上述したようにプラズマ発生条件を制御するとは別に装
置自体に改善を加えて(例えば、H,0ガス添加口の形
状変更、H,0ガス制御バルブの位置変更、増設など)
、水素原子濃度変動(バラツキ)を小さくすることがで
き、そのことをアルゴン原子発光強度との強度比にて確
認できる。アッシング装置の一部改良によって、添加H
20ガス流量を200cc/minとしたときに(これ
以外は前述したプラズマ発生条件と同じ)、発光強度比
のバラツキを±5%以下にできかつアッシング速度を8
00±50nm/minにした安定なアッシング処理を
行なうことができた。
、水素原子濃度は添加するH20ガスの流量に関連して
おり、この添加H20ガスが添加の際に断熱膨張して冷
却され液化し管内に付着するなどして実際の820ガス
流量となっていないことに起因した水素原子濃度変動が
水素原子発光強度変動となって現われる。したがって、
上述したようにプラズマ発生条件を制御するとは別に装
置自体に改善を加えて(例えば、H,0ガス添加口の形
状変更、H,0ガス制御バルブの位置変更、増設など)
、水素原子濃度変動(バラツキ)を小さくすることがで
き、そのことをアルゴン原子発光強度との強度比にて確
認できる。アッシング装置の一部改良によって、添加H
20ガス流量を200cc/minとしたときに(これ
以外は前述したプラズマ発生条件と同じ)、発光強度比
のバラツキを±5%以下にできかつアッシング速度を8
00±50nm/minにした安定なアッシング処理を
行なうことができた。
以上した説明ではアッシング前のプラズマをモニターし
ているわけであるが、バレル型アッシング装置において
はアッシング中のプラズマをモニターすることができる
。この場合には、水素原子濃度(水素原子発光強度)の
増減を検知してレジストアッシングの終点(エンドポイ
ント)を正確に検出することができる。
ているわけであるが、バレル型アッシング装置において
はアッシング中のプラズマをモニターすることができる
。この場合には、水素原子濃度(水素原子発光強度)の
増減を検知してレジストアッシングの終点(エンドポイ
ント)を正確に検出することができる。
本発明によると、酸素ガスに水(H20ガス)を添加し
てプラズマのダウン・フロー・アッシングを行なう際に
、アルゴン(又はキセノン)ガスを添加しておいて該ア
ルゴン(又はキセノン)原子発光強度と水素原子発光強
度との比をアクチノメトリー法による分析に基づいてモ
ニターし、この発光強度比をバラツキを小さくするプラ
ズマ処理条件を制御する指標とすることができて、アッ
シング速度をより一定にすることができる。したがって
、プラズマ処理でのプロセス安定制御ができ、不良品に
対処するなどのダウンタイム(停止時間)を減らして稼
働時間を増加させ、定期的なメンテナンス時期決定が効
果的にでき、半導体基板にダメージを招くオーバアッシ
ングを抑制することなどの効果もある。
てプラズマのダウン・フロー・アッシングを行なう際に
、アルゴン(又はキセノン)ガスを添加しておいて該ア
ルゴン(又はキセノン)原子発光強度と水素原子発光強
度との比をアクチノメトリー法による分析に基づいてモ
ニターし、この発光強度比をバラツキを小さくするプラ
ズマ処理条件を制御する指標とすることができて、アッ
シング速度をより一定にすることができる。したがって
、プラズマ処理でのプロセス安定制御ができ、不良品に
対処するなどのダウンタイム(停止時間)を減らして稼
働時間を増加させ、定期的なメンテナンス時期決定が効
果的にでき、半導体基板にダメージを招くオーバアッシ
ングを抑制することなどの効果もある。
第1図は水(H20ガス)とアルゴンガスを添加した酸
素ガスのプラズマにおける水素原子発光強度およびアル
ゴン原子発光強度の変動を示すグラフであり、 第2図はダウン・フロー・アッシング方式でのプラズマ
アッシング装置の概略断面図であり、第3図は水(H2
0ガス)とアルゴンガスを添加した酸素ガスのプラズマ
スペクトルである。 2・・・プラズマ室、 3用アッシング反応室、5・
・・石英、 6・・・光ファイバー、8・・・
ステージ、 9・・・半導体基板。
素ガスのプラズマにおける水素原子発光強度およびアル
ゴン原子発光強度の変動を示すグラフであり、 第2図はダウン・フロー・アッシング方式でのプラズマ
アッシング装置の概略断面図であり、第3図は水(H2
0ガス)とアルゴンガスを添加した酸素ガスのプラズマ
スペクトルである。 2・・・プラズマ室、 3用アッシング反応室、5・
・・石英、 6・・・光ファイバー、8・・・
ステージ、 9・・・半導体基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、水素原子を含むプラズマを用いて処理を行なうとき
に、所定反応ガスにアルゴンガス又はクリプトンガスを
加えておいてプラズマを発生させ、アクチノメトリー法
によって水素原子発光強度およびアルゴン又はクリプト
ンの原子発光強度を測定し、これらの発光強度比から水
素原子濃度の増減を検知し、この検知に基づいてプラズ
マ処理を制御することを特徴とするプラズマ処理方法。 2、前記発光強度比が一定となるように水素原子濃度を
増減すべくプラズマ発生条件を制御することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のプラズマ処理方法。 3、前記発光強度比が水素原子の発光波長656nm又
は486nmでの発光強度と、アルゴン原子の発光波長
707nm又は750nmないしクリプトン原子の発光
波長581nm又は557nmでの発光強度とから得ら
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のプラ
ズマ処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33405387A JPH01175740A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33405387A JPH01175740A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | プラズマ処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01175740A true JPH01175740A (ja) | 1989-07-12 |
Family
ID=18272984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33405387A Pending JPH01175740A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01175740A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5500076A (en) * | 1993-06-22 | 1996-03-19 | Lsi Logic Corporation | Process for dynamic control of the concentration of one or more etchants in a plasma-enhanced etch process for formation of patterned layers of conductive material on integrated circuit structures |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33405387A patent/JPH01175740A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5500076A (en) * | 1993-06-22 | 1996-03-19 | Lsi Logic Corporation | Process for dynamic control of the concentration of one or more etchants in a plasma-enhanced etch process for formation of patterned layers of conductive material on integrated circuit structures |
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