[发明专利]等离子体测定方法、等离子体测定装置和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种对向包含电负性气体和电正性气体的等离子体生成用气体供给能量而得到的真空容器内的等离子体的电特性进行测定的等离子体测定方法，特别是基于以规定的处理条件生成的等离子体的电流电压曲线把握上述等离子体的电特性的技术。

背景技术

在半导体器件的制造工序中，通常进行向被导入处理室内的处理气体供给能量例如高频电力使该处理气体等离子体化，从而利用该等离子体进行蚀刻处理、成膜处理等使用等离子体技术的半导体工艺(process)。在进行这种处理的等离子体处理装置中，一般要求提高处理的面内均匀性。然而，在上述处理室内形成的等离子体的状态依存于处理室内的压力、高频电力、处理气体的组成等处理条件。而且，已知：通过改变上述工艺条件的参数，所形成的等离子体的电子密度分布、使用上述等离子体的蚀刻处理的蚀刻率分布会产生变化。

从而，操作者需要根据其要进行的等离子体处理，制作改变工艺条件的参数的多个处理方案，按照每个处理方案实际地测定等离子体的电子密度分布、蚀刻率分布，选择最佳的参数。然而，即使仅改变处理气体的流量比，上述电子密度分布、蚀刻率分布也会发生变化，因此为了实现参数的最佳化，在每次改变1个参数时必须进行上述电子密度分布等的测定，使得作业极其烦杂。进而，上述电子密度分布的测定例如通过以下方式进行：将等离子体吸收探针(PAP：PlasmaAbsorption Probe)插入处理室内，使其位于处理室内的相同高度的多个测定位置，在各测定位置求取电子密度。在此情况下，难以使上述等离子体吸收探针在确保处理室内的气密性的状态下高度一致地位于多个测定位置，多次进行该作业变得非常烦杂。

然而，在使用上述等离子体的处理中，多使用CF₄气体、SF₆气体、Cl₂气体、O₂气等电负性气体作为处理气体。在使这些气体等离子体化而得到的等离子体中生成负离子，生成的等离子体与使Ar气体、N₂气等电正性气体等离子体化而得到的等离子体相比性质大幅不同。即，使电负性气体等离子体化而得到的等离子体是电负性等离子体，使电正性气体等离子体化而得到的等离子体是电正性等离子体，这些电负性等离子体与电正性等离子体相比，其电特性不同，彼此性质不同。

这里，电负性等离子体是指构成上述电负性气体的分子在等离子体中与电子附着而生成大量的负离子且该负离子比电子多的等离子体。但是，由于等离子体是中性(准中性)的，因此能够推测正离子在等离子体中以追随负离子和电子的分布的方式进行分布的情况。另一方面，电正性等离子体是指等离子体中的负离子比电子少的等离子体。

然而，作为处理气体，多将电负性气体和电正性气体组合来使用，通过调整这些气体的流量比而生成的等离子体会变化为电负性等离子体或电正性等离子体。从而，如果能够判断在某个工艺(处理)条件下生成的等离子体是电负性等离子体或电正性等离子体，则具有以下优点：为了提高该工艺条件下的蚀刻率分布的面内均匀性，易采用进一步添加电负性气体等方案，易进行用于提高蚀刻率分布的面内均匀性的参数的最佳化作业。

此外，即使电负性气体与电正性气体的流量比相同，通过调整处理室内的压力、用于使处理气体等离子体化的高频电力的大小等工艺条件，等离子体也会在电负性等离子体和电正性等离子体之间变化。这样，在现阶段，在某个工艺条件下生成的等离子体是否为电负性等离子体还无法得知，对此进行判定的方法还没有确立。

然而，在专利文献1中记载有提高等离子体的电子密度分布的面内均匀性的方法，在专利文献2中记载有提高蚀刻率分布的面内均匀性的方法。但是，在该文献1、文献2中，均没有记载判定所生成的等离子体是电正性等离子体还是电负性等离子体的方法、以及容易地确定能够确保电子密度分布、蚀刻率分布的面内均匀性高的工艺条件的方法，因此不能够解决本发明的问题。

专利文献1：日本特开平11-31686号公报

专利文献2：日本特开2005-33062号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的在于提供一种能够求取电正性等离子体区域与电负性等离子体区域的边界的处理条件的技术，或能够判定在某个处理条件下生成的等离子体是电负性等离子体还是电正性等离子体的技术。