低温等离子体的表面处理技术在半导体制造业中起着极为重要的作用,等离子体的均匀性和刻蚀速率的提高不仅可以降低成本,还有利于生产率和成品率的提高。对于等离子体参数一般可通过发射光谱和朗缪尔探针进行诊断。本文通过发射光谱仪,研究了放电气体、极板配置和放电参数对发射光谱强度的影响。基于前面的实验结果,进一步研究了发射光谱强度和电子温度、电子密度以及光刻胶的刻蚀速率之间的关系,本文将分为以下几部分:(1)氩气容性耦合等离子体的光强研究本章节分别研究了功率、压强和极板配置对氩离子(488nm)和氩原子(750nm)激发态光强的影响。实验主要是通过放电参数和极板配置的改变,讨论粒子的激发态光强与前期静电探针所测数据(电子温度、电子密度和电子能量密度)的相关性问题,并进一步研究了发射光谱强度和光刻胶刻蚀速率之间的关系。实验结果表明:在氩气容性耦合放电过程中,压强恒定时,氩离子的激发态光强与氩原子的激发态光强随着功率的增加呈线性增加,两者的相关性高达0.99,功率越大,光强越大。激发态的光强与电子密度和电子能量的相关性高达0.95以上;在功率恒定时,随着压强的增加,氩离子激发态光强和氩原子激发态光强的相关性减弱,氩原子激发态的光强与光刻胶的刻蚀速率的相关性高达0.99;极板间距的增加导致激发态光强和刻蚀速率的减弱,正负极板配置可提高激发态的光强和光刻胶的刻蚀速率。(2)氧气容性耦合等离子体的光强研究将上述的放电气体改为氧气,重复相同实验,发现恒定压强条件的实验结果与氩气放电光强研究相同,但由于氧气是双原子电负性气体,其碰撞反应较为复杂,在恒定功率时,压强的改变,导致氧激发态的光强与电子温度、电子密度和电子能量密度的相关性较差,与光刻胶的刻蚀速率相关性也很低,但压强对光刻胶刻蚀速率的均匀性影响较小;(3)氩气氧气混合气体容性耦合等离子体的光强研究目前,光刻胶的去除主要通过纯氧气的化学刻蚀来进行,实验发现氩气和氧气以一定的比例进行混合放电时(氧气含量大概8%),其激发态的光强有最大值,且通过光刻胶的刻蚀速率的测量,发现在激发态的光强最大值的氩气氧气比率的附近也存在刻蚀速率的最大值,在混合气体放电时,发射光谱对于光刻胶刻蚀的定性诊断也存在一定可行性,相关的研究在下文中进行了探讨。