JPH102859A - プラズマモニタリング方法 - Google Patents

プラズマモニタリング方法

Info

Publication number
JPH102859A
JPH102859A JP15784496A JP15784496A JPH102859A JP H102859 A JPH102859 A JP H102859A JP 15784496 A JP15784496 A JP 15784496A JP 15784496 A JP15784496 A JP 15784496A JP H102859 A JPH102859 A JP H102859A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
generation chamber
plasma generation
laser
laser light
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
JP15784496A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigenori Hayashi
重徳 林
Michinari Yamanaka
通成 山中
Masabumi Kubota
正文 久保田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP15784496A priority Critical patent/JPH102859A/ja
Publication of JPH102859A publication Critical patent/JPH102859A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ生成装置において、レーザ誘起蛍光
法を用いてプラズマの空間分布計測あるいは相対定量計
測を行う方法を提供する。 【解決手段】 プラズマ生成室1に生成するプラズマ5
に対して光学窓11、15を介してレーザ光9を照射す
る。このときミラー15、16を用いてレーザ光9がプ
ラズマ5の水平方向、垂直方向に異なる部分を通過する
構成とする。このときレーザ光により誘起されプラズマ
17a,17bから発せられる発光18を光学窓12を
介して2次元CCDカメラ14で受ける。このときの2
次元イメージにはレーザ光の通過した各部分に対応する
蛍光が同時に撮影される。このような構成を用いればプ
ラズマ中の空間的に異なる部分の状態を同時にモニタリ
ングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ発生装置
のモニタリングに関するものであり、特にレーザ誘起蛍
光法を利用してプラズマ状態をモニタリングする手法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、半導体や液晶デバイスの製造プロ
セスにおいては、薄膜作製、ドーピング、ドライエッチ
ングなど、高周波プラズマを用いた基板の表面処理が広
範囲に行われてきている。これに伴い、プラズマプロセ
スに対する要求は日々高度化しており、各種プラズマ診
断法を用いたプラズマの解析と制御の取り組みが行われ
きた。もし簡便で本質的な手法を確立することができれ
ば、生産装置においてもプラズマのモニタリング・フィ
ードバック制御を行うことが可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ診断法には種
々の方法があるが、光学的手法は非接触でプラズマ自体
に擾乱を与えることが少なく、プラズマ中の本質的な種
を検出できればモニタリング法としては理想的である。
これまでもプラズマの発光分光法は、プラズマ診断研究
に必須の手法として用いられる他、エッチンッグの終点
検出の目的で簡便な形で用いられてきた。
【0004】しかしながら、プラズマ発光分光で検出で
きるプラズマ中の種には限りがあり、重要なラジカル種
の検出には、上記のプラズマ発光分光に対してレーザ誘
起蛍光法が用いられているものの、このレーザ誘起蛍光
法はあまり一般的ではない。上記のレーザ誘起蛍光法と
は、ラジカル種に特有の波長のレーザでプラズマを励起
し、ラジカルが励起状態から基底状態に遷移する際に放
出される発光を検出するというものである。そして、こ
のレーザ誘起蛍光法は、比較的高出力の短波長レーザを
必要とするなど取り扱い難い面があったが、近年高出力
の色素レーザや高感度の2次元CCDカメラが開発され
るに及んで機能性は遥かに向上している。
【0005】このレーザ誘起蛍光法の特徴について更に
説明すると、レーザ誘起蛍光法は、プラズマ中のレーザ
が通過した領域からの発光を検出するもので、基本的に
空間分解能は高く、レーザ光照射領域を動かすことでプ
ラズマ状態の空間分布計測を行うことが基本的に可能で
ある。また、その発光強度はラジカル種の密度と密接に
関連しており、定量性を高めるには、レーザパルスの1
ショット毎の出力、さらには絶対強度の既知な系からの
参照信号をモニタリングすることで相対定量を行うこと
が可能となるというものである。
【0006】しかしながら、上記のレーザ誘起蛍光法
は、レーザパルスの1ショット毎の出力の変動が存在す
るという根本的な課題を有している。
【0007】従って、プラズマの存在するチャンバー内
のラジカル密度を3次元的に(局所的な分布として)分
析する(空間分布計測機能)場合には、複数のショット
のレーザを照射してもそれらを単に比較すると、誤差が
生じてしまい、正確で3次元的なプラズマモニターを行
うことは困難である。
【0008】また、プラズマ状態が一体どのようになっ
ているかを知るためには、その基準となるリファレンス
が必要となる(相対定量機能)わけであるが、この場合
においても、やはり複数ショットのレーザの照射が必要
となり、やはり正確にプラズマをモニターすることは困
難である。
【0009】そこで本発明は、上記問題点に鑑み、プラ
ズマの発生している空間内のプラズマ分布を局所的に正
確に計測できること(空間分布計測機能の向上)、及び
相対定量機能の向上を実現できるプラズマモニタリング
方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、本発明は、励起用のレーザパルス光をプ
ラズマ生成室を通過させたのち反射させることによりプ
ラズマ生成室中の異なる領域、あるいはプラズマ生成室
以外の領域を通過させる構成となっている。
【0011】そして、プラズマ中の比較すべき2つの領
域に、または、プラズマ中の領域と参照すべき系の領域
に1つのレーザパルスを連続して通過させることでそれ
ぞれ空間分布計測、相対定量計測を行うために比較すべ
き領域からの発光を、2次元のイメージとして、同時に
区別して捉える構成によりモニタリングの機能性を高め
るというものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下では本発明の実施の形態にお
けるプラズマモリタリング方法について図面を参照しな
がら説明する。
【0013】そこでまず図1に、本発明の実施の形態に
おけるプラズマ発生装置とレーザ誘起蛍光計測システム
の構成図を示す。図1に示すように、本実施の形態にお
ける装置は、高周波電界によりプラズマを生成するプラ
ズマ生成室1を有し、高周波電界が高周波電源2よりマ
ッチング回路3を経て、マルチスパイラルコイル電極4
に印加される、誘導結合方式のプラズマ生成装置であ
る。
【0014】本実施の形態においては、放電ガスとして
CF4を50sccm、5Pa流し、プラズマ5を発生
させるものとし、このうちレーザ誘起蛍光法(以下、L
IF法)による検出が可能で重要なラジカルであるCF
またはCF2ラジカルを対象とするものとする。
【0015】本実施の形態のLIF計測システムにおい
ては、エキシマレーザ6で波長可変の色素レーザ7を励
起し、さらに第2高調波発生器8により発生させた、紫
外域のパルスレーザ光9をプラズマ生成室1に設けられ
た光学窓11に垂直に入射させるものとする。上記のよ
うに入射したパルスレーザ光8はプラズマ5中を伝搬し
光学窓12より放出されるが、このときパルスレーザ光
8の波長に対応して、プラズマ5中の通過領域に存在す
るラジカルが励起されその緩和過程において発光が生じ
る。このうち光学窓12より放出される発光13をCC
Dカメラ14で2次元イメージとして捉える。図中のシ
ーケンサ15およびコンピュータ16は、パルスレーザ
光9とCCDカメラ14の駆動タイミングならびにデー
タ処理をつかさどるものである。
【0016】本実施の形態においては、エキシマレーザ
の媒質にXeClを、色素としてクマリン47を用い、
CF、CF2ラジカル励起用としてそれぞれ232.6
nm、234.2nmのパルスレーザ光9を発生させ
た。通常のLIF計測方法は以上のとおりで、プラズマ
状態の空間分布、すなわちラジカル密度の空間分布を計
測するには、パルスレーザ光9の光学窓12に対する入
射位置を変えるごとにCCDカメラ14による計測を繰
り返す必要があり、上記したように、パルスレーザ光9
のパルス毎の変動が問題になる。
【0017】そこで本発明においては、図2の光学系の
一実施の形態に示すように、光学窓11より出射したパ
ルスレーザ光9をミラー15、16を用いて反転させ光
学窓11よりプラズマ5中に再度入射させる。これによ
りプラズマ5中の異なる通過領域17a、17bより発
光18a、18bが生じ、これらが紙面に対して垂直方
向にずれるようミラー15、16を配置すれば、CCD
カメラ14には、図3の2次元イメージの一実施の形態
に示すようにそれぞれの通過領域に対応した発光のイメ
ージが計測される。これらを区別してデータ処理すれば
パルスレーザ光9のパルス毎の変動によらないプラズマ
中のラジカル密度の空間分布に対応した指標が得られる
ことになる。
【0018】すなわち、図2に示す本実施の形態によれ
ば、一旦プラズマ生成室内に入射したレーザを反射させ
て再びプラズマ生成室内に導入しているため、1ショッ
トのレーザを用いて複数箇所のプラズマをモニターする
ことができ、結果として正確で3次元的(空間的)なプ
ラズマのモニターを達成することができる。
【0019】上記の図2に示した実施の形態において
は、プラズマ生成室内を通過するレーザ光の奇跡を含む
面は、光検出手段であるCCDからプラズマ生成室内を
見た方向に対して垂直にすることが望ましい。というの
は、レーザ光が反射してCCDにレーザの反射光が入射
するのを防止できるためである。
【0020】さらに図2に示したものと類似の構成を用
いて、相対定量計測を行う場合について説明する。図4
の光学系の一実施の形態に示すように、光学窓11より
出射したパルスレーザ光9をミラー15、16を用いて
反転させプラズマ生成室1外に設けた参照セル19に入
射させる。これによりプラズマ5中の通過領域20aと
参照セル19中の通過領域、20bより発光21a、2
1bが生じ、これらが紙面に対して垂直方向にずれるよ
うミラー15、16を配置すれば、CCDカメラ14に
は、図5の2次元イメージの一実施の形態に示すように
それぞれの通過領域に対応した発光のイメージが計測さ
れる。これらを区別してデータ処理すればパルスレーザ
光9のパルス毎の変動によらないプラズマ中のラジカル
密度の参照セルに対する相対的な強度に対応した指標が
得られることになる。参照セル19に入れるガスとして
は、NO、COなどのガスを用いることができ、レーザ
誘起蛍光現象のほかレーリー散乱現象も用いることがで
きる。
【0021】すなわち、図4に示す本実施の形態によれ
ば、上記の図2に示した場合と同様に、一旦プラズマ生
成室内に入射したレーザを反射させて再びプラズマ生成
室内に導入しているため、1ショットのレーザを用いて
複数箇所のプラズマをモニターすることができ、結果と
して正確で3次元的(空間的)なプラズマのモニターを
達成することができる。
【0022】なお、上記の図4に示した場合において
も、図2の場合と同様に、プラズマ生成室内を通過する
レーザ光の奇跡を含む面は、光学分析器であるCCDか
らプラズマ生成室内を見た方向に対して垂直にすること
が望ましい。
【0023】また上記の例では、図2においてはラジカ
ル密度の空間分布に対応した指標を正確に得ており、一
方図4においてはプラズマ中のラジカル密度の参照セル
に対する相対的な強度に対応した指標を正確に得ている
わけであるが、実際にプラズマを用いて加工を行う際に
は、まず図4に示すように、プラズマの相対定量計測を
行った後、図2に示すように、プラズマの3次元的な計
測を行うことが最も正確にプラズマ加工を行うには適し
ている。
【0024】以上のように2次元CCDカメラ(2次元
の光検出手段)を駆使し、レーザパルスの通過領域を工
夫することで空間分布計測、相対定量計測を行うために
比較すべき領域からの発光を、同時に区別して捉える構
成によりモニタリングの機能性を高めることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明のプラズマモニタリング方法によ
れば、プラズマ中の重要なラジカル種の空間分布あるい
は相対定量密度を安定に精度良く簡便に計測することが
でき、プラズマ診断研究のみならずプラズマのモニタリ
ング・フィードバック制御に用いることができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるプラズマ発生装置
とレーザ誘起蛍光計測システムの構成図
【図2】本発明の実施の形態におけるプラズマモニター
装置の光学系の構成図
【図3】本発明の実施の形態におけるレーザ誘起蛍光の
2次元イメージを示す図
【図4】本発明の実施の形態におけるプラズマモニター
装置の光学系の構成図
【図5】本発明の実施の形態におけるレーザ誘起蛍光の
2次元イメージを示す図
【符号の説明】
1 プラズマ生成室 2 高周波電源 3 マッチング回路 4 マルチスパイラルコイル電極 5 プラズマ 6 エキシマレーザ 7 色素レーザ 8 第2高調波発生器 9 パルスレーザ光 10 光学窓 11 光学窓 12 光学窓 13 発光 14 CCDカメラ 15 シーケンサ 16 コンピュータ 17a 通過領域 17b 通過領域 18a 発光 18b 発光 19 参照セル 20a 通過領域 20b 通過領域 21a 発光 21b 発光

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマ生成室内のプラズマの状態をレー
    ザ誘起蛍光法を用いてモニタリングするプラズマモニタ
    リング方法であって、前記プラズマ生成室内に入射する
    レーザ光をプラズマ生成室を通過させた後、前記レーザ
    光を反射させて前記プラズマ生成室内の異なる領域を通
    過させ、前記プラズマ生成室内の前記レーザ光の通過し
    た各領域からの発光強度を同時に区別してモニタリング
    することを特徴とするプラズマモニタリング方法。
  2. 【請求項2】プラズマ生成室内のプラズマの状態をレー
    ザ誘起蛍光法を用いてモニタリングするプラズマモニタ
    リング方法であって、前記プラズマ生成室内に入射する
    レーザ光をプラズマ生成室を通過させた後、前記レーザ
    光を反射させて前記プラズマ生成室外の領域を通過さ
    せ、前記プラズマ生成室内の前記レーザ光の通過した領
    域及び前記プラズマ生成室外の前記レーザ光の通過した
    領域からの発光強度を同時に区別してモニタリングする
    ことを特徴とするプラズマモニタリング方法。
  3. 【請求項3】プラズマ生成室以外の領域として特定のガ
    スを満たしたセルにレーザ光を通過させることを特徴と
    するからなる請求項2記載のプラズマモニタリング方
    法。
  4. 【請求項4】レーザ光の奇跡を含む面がレーザ光を計測
    する光検出手段から見て垂直であることを特徴とする請
    求項1〜3いずれかに記載のプラズマモニタリング方
    法。
  5. 【請求項5】プラズマ生成室内のプラズマの状態をレー
    ザ誘起蛍光法を用いてモニタリングするプラズマモニタ
    リング方法であって、前記プラズマ生成室内に入射する
    レーザ光をプラズマ生成室を通過させた後、前記レーザ
    光を反射させて前記プラズマ生成室外の領域を通過さ
    せ、前記プラズマ生成室内の前記レーザ光の通過した領
    域及び前記プラズマ生成室外の前記レーザ光の通過した
    領域からの発光強度を同時に区別してモニタリングする
    第1の工程と、前記第1の工程の後、前記プラズマ生成
    室内に入射するレーザ光をプラズマ生成室を通過させた
    後、前記レーザ光を反射させて前記プラズマ生成室内の
    異なる領域を通過させ、前記プラズマ生成室内の前記レ
    ーザ光の通過した各領域からの発光強度を同時に区別し
    てモニタリングする第2の工程とを有するプラズマモニ
    タリング方法。
JP15784496A 1996-06-19 1996-06-19 プラズマモニタリング方法 Pending JPH102859A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15784496A JPH102859A (ja) 1996-06-19 1996-06-19 プラズマモニタリング方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15784496A JPH102859A (ja) 1996-06-19 1996-06-19 プラズマモニタリング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH102859A true JPH102859A (ja) 1998-01-06

Family

ID=15658596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15784496A Pending JPH102859A (ja) 1996-06-19 1996-06-19 プラズマモニタリング方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH102859A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006070564A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. プラズマ処理装置
KR100860473B1 (ko) * 2007-04-18 2008-09-26 에스엔유 프리시젼 주식회사 플라즈마 모니터링장치
JP2011009546A (ja) * 2009-06-26 2011-01-13 Toppan Printing Co Ltd 終点検出装置、ドライエッチング装置及びドライエッチング方法
CN104897632A (zh) * 2015-06-01 2015-09-09 哈尔滨工业大学 一种基于扫描式平面激光诱导荧光成像系统测量瞬态燃烧场oh基浓度三维空间分布的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006070564A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. プラズマ処理装置
KR100860473B1 (ko) * 2007-04-18 2008-09-26 에스엔유 프리시젼 주식회사 플라즈마 모니터링장치
WO2008130118A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-30 Snu Precision Co., Ltd. Plasma monitoring device and method
US8416293B2 (en) 2007-04-18 2013-04-09 Snu Precision Co. Ltd. Plasma monitoring device and method
JP2011009546A (ja) * 2009-06-26 2011-01-13 Toppan Printing Co Ltd 終点検出装置、ドライエッチング装置及びドライエッチング方法
CN104897632A (zh) * 2015-06-01 2015-09-09 哈尔滨工业大学 一种基于扫描式平面激光诱导荧光成像系统测量瞬态燃烧场oh基浓度三维空间分布的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6081330A (en) Method and device for measuring the thickness of opaque and transparent films
JP2002057143A (ja) 浮遊異物検出装置
US20070008541A1 (en) Modulated reflectance measurement system using UV probe
US5196786A (en) Method for inspecting an electronic state of a surface of a semiconductor substrate and an apparatus therefor
US7212288B2 (en) Position modulated optical reflectance measurement system for semiconductor metrology
US6355570B1 (en) Semiconductor manufacturing methods, plasma processing methods and plasma processing apparatuses
CN108318459A (zh) 脉冲强激光诱导光致发光谱的测量装置及测量方法
TWI798614B (zh) 光學臨界尺寸與光反射組合裝置、系統及方法
JPH102859A (ja) プラズマモニタリング方法
WO2011099191A1 (ja) 光誘起キャリアライフタイム測定方法、光入射効率測定方法、光誘起キャリアライフタイム測定装置、および光入射効率測定装置
TWI830859B (zh) 檢查裝置
JP4149395B2 (ja) 粒子密度分布測定装置
JP2001196431A (ja) 回路基板の製造方法およびその装置
KR0144376B1 (ko) 식각 부산물에 대한 모니터링 방법 및 그 장치
JP5858833B2 (ja) 半導体評価方法、及び半導体評価装置
CN112747837B (zh) 一种实时测量mocvd反应腔内气相温度的飞秒cars系统
JPH04274743A (ja) レーザー発光分析方法
JPH06221923A (ja) 分光測定装置
JP2602928B2 (ja) レーザー発光分光分析方法
JP2003059988A (ja) 半導体装置の欠陥検出法および装置
JP2994859B2 (ja) ガス温度計測方法
JP2010019626A (ja) 元素分析装置および元素分析方法
JPS6381248A (ja) ガス分析装置
JPH05251537A (ja) ウエハフォトルミネスセンスマッピング装置
JPS59149029A (ja) 化合物半導体結晶基板の評価装置