JP2012047556A - Apparatus and method for measuring active species being present in plasma - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空装置中に存在する分子以外のイオン、ラジカルなどの活性種量の測定装置及び方法に係り、特にプラズマなどの気相中に存在する活性量を求めるための測定装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring the amount of active species such as ions and radicals other than molecules present in a vacuum apparatus, and more particularly to an apparatus and method for determining the amount of activity present in a gas phase such as plasma. .
従来、半導体製造装置等の分野でプラズマを利用したいろいろな加工処理が行われている。このようなプラズマを利用した装置において、ラジカルやイオンといった分子以外の活性種の量を測定することはプラズマを加工に適した状態に維持し、当該加工の精度、効率を一定に保つために必要なことである。 Conventionally, various types of processing using plasma have been performed in the field of semiconductor manufacturing equipment and the like. In such plasma-based devices, measuring the amount of active species other than molecules such as radicals and ions is necessary to maintain the plasma in a state suitable for processing and to maintain the accuracy and efficiency of the processing. It is a thing.
そこで、従来、プラズマモニタ方法、プラズマ処理方法、半導体装置の製造方法、およびプラズマ処理装置のようなプラズマ測定手段が提案されている(特許文献1参照)。 In view of this, plasma measuring methods such as a plasma monitoring method, a plasma processing method, a semiconductor device manufacturing method, and a plasma processing apparatus have been proposed (see Patent Document 1).
ところで、水晶振動子センサ出力が測定するガスの分子量及び粘性に依存することを利用すると、二種類のガスから成る混合ガス中の各ガスの濃度(分圧)を求めることができる。このような、二成分混合気体における濃度測定法については既に知られている(特許文献2参照)。 By using the fact that the quartz vibrator sensor output depends on the molecular weight and viscosity of the gas to be measured, the concentration (partial pressure) of each gas in the mixed gas composed of two kinds of gases can be obtained. Such a concentration measuring method in a binary gas mixture is already known (see Patent Document 2).
CVD処理容器のラジカル発光強度を測定してクリーニングの終点を検出する方法は、知られている(特許文献3参照)。 A method of detecting the end point of cleaning by measuring the radical emission intensity of a CVD processing container is known (see Patent Document 3).
イオンやラジカルといった活性種の計測については、光を用いた方法が利用されるのが一般的である。具体的には、プラズマ中においてそれ自身が発光する性質を持つイオンやラジカルについては、その光の波長を分光器を用いて計測することによりその波長の光を発光する活性種の種類を解析する計測が最も簡便な方法である。 For measurement of active species such as ions and radicals, a method using light is generally used. Specifically, for ions and radicals that themselves emit light in plasma, the type of active species that emits light of that wavelength is analyzed by measuring the wavelength of the light using a spectrometer. Measurement is the simplest method.
発せられる光の波長は活性種の種類によって一定に決まっているため、このプラズマ発光の強度分析によって発光している活性種量を計測することができる。これらのプラズマ発光を利用する方法は、特に高いエネルギー状態にある励起状態の活性種やイオンの計測に有効である。 Since the wavelength of emitted light is fixed depending on the type of active species, the amount of active species emitted can be measured by the intensity analysis of the plasma emission. These methods using plasma emission are particularly effective for measuring active species and ions in an excited state in a high energy state.
これら以外の、エネルギーの定常状態である基底状態にある活性種の計測については、別途計測用の光をプラズマに導入する必要がある。光源としては高強度、高志向性であるレーザーをプラズマ中に照射し、基底状態にある活性種による吸収を計測するか、吸収後に活性種が発する蛍光やりん光といった光を検出する方法などがある。 In addition to these, for measurement of active species in the ground state, which is a steady state of energy, it is necessary to separately introduce measurement light into the plasma. As a light source, there is a method of irradiating a plasma with a high-intensity and high-intensity laser to measure absorption by active species in the ground state, or detecting light such as fluorescence or phosphorescence emitted by the active species after absorption. is there.
活性種が吸収する光及び発する光の波長は活性種の種類によって決まっているためどの光の波長かを解析することによって元の活性巣の種類及び量を求めることができる。なお、以上は非特許文献1に詳しく記載されている。また、このような方法で測定した活性種量の変化を利用したプラズマ処理によるクリーニング終点を検出する特許文献4が出願されている。 Wavelength of the light and light emitting active species are absorbed can be determined the type and amount of the original activity nest by analyzing whether the wavelength of which light for are determined by the active species type. The above is described in detail in Non-Patent Document 1. Further, Patent Document 4 has been filed in which a cleaning end point is detected by plasma treatment using a change in the amount of active species measured by such a method.
しかしながら、以上の方法では、プラズマ中に最も多く存在するガス分子を検出することが困難である上に、光源として用いるレーザーが高価である他測定装置及び測定結果の解析が複雑である。さらに光がプラズマ処理に悪影響を与える場合には利用できない。 However, in the above method, it is difficult to detect the most abundant gas molecules in the plasma, and in addition, the other lasers used as the light source are expensive and the analysis of the measurement results is complicated. Furthermore, it cannot be used when light adversely affects the plasma processing.
特許文献4は水晶振動子センサ計測と質量分析器によるガス分析の両方を行いそれぞれの結果を比較することによってプラズマ中の活性種を計測する方法および装置であるが、この方法及び装置では質量分析器が必要不可欠である。このようなガス分析に使用する現存の質量分析器では、その測定部のサイズの制約によりプラズマ装置の内部にその測定部を設置して測定することが困難であり、設置して測定する場合でもその測定部がプラズマに影響を与えるため正確な測定が困難である。また、測定しようとするプラズマが存在する真空装置中の圧力が1kPa以上と高い圧力である場合には、質量分析器の分析部分の圧力も高くなり、それによって測定精度が著しく低下するため実際上この圧力では使用できない。 Patent Document 4 is a method and apparatus for measuring active species in plasma by performing both quartz crystal sensor measurement and gas analysis using a mass analyzer and comparing the results. In this method and apparatus, mass spectrometry is performed. A vessel is essential. In the existing mass spectrometer used for such gas analysis, it is difficult to perform measurement by installing the measurement unit inside the plasma apparatus due to the size limitation of the measurement unit. Since the measurement part affects the plasma, accurate measurement is difficult. In addition, when the pressure in the vacuum apparatus in which the plasma to be measured exists is as high as 1 kPa or more, the pressure in the analysis part of the mass analyzer also increases, which significantly reduces the measurement accuracy. It cannot be used at this pressure.
以上のような状況に鑑み、プラズマ処理を行う装置その場において、プラズマ処理に必要なガス以外の、製造には不必要なガスや光を導入することなく真空装置中に存在するプラズマにより生成したイオン、ラジカルなどの活性種の量を計測することのできる装置及び方法を提供する。 In view of the situation as described above, an apparatus that performs plasma processing is generated by plasma existing in a vacuum apparatus without introducing gas or light unnecessary for manufacturing other than gas necessary for plasma processing. Provided are an apparatus and a method capable of measuring the amount of active species such as ions and radicals.
具体的には、装置中に存在するガスの粘性及び分子量といった物性値に依存する出力である物質依存出力を出力できる水晶振動子センサなどの物性依存出力測定装置を用い、製造装置のその場に直接取り付け、プラズマにおいて測定し物性依存出力を求める。 Specifically, using a physical property-dependent output measuring device such as a quartz vibrator sensor that can output a substance-dependent output that is dependent on the physical property values such as the viscosity and molecular weight of the gas present in the device, Direct mounting and measurement in plasma to determine physical property dependent output.
この際水晶振動子センサに対してフィルターなどの障害物が存在しない状態では、ガス分子や原子、ラジカルやイオンといったプラズマ中の全ての気相成分が到達するため、この時の水晶振動子センサ出力には全ての気相成分を総合した情報が得られる。すなわち、この時の出力には原子、ラジカルやイオンといったプラズマ中の活性種の情報が含まれている。 At this time, in the state where there is no obstacle such as a filter with respect to the quartz crystal sensor, all gas phase components in the plasma such as gas molecules, atoms, radicals, and ions arrive. Provides information on all gas phase components. That is, the output at this time includes information on active species in the plasma such as atoms, radicals, and ions.
一方水晶振動子センサに、プラズマ中の気相成分に対する何らかの障害物が設置されている場合、この障害物によってプラズマ中気相成分の水晶振動子センサへの到達が阻害される。この障害物による気相成分の阻害の度合いは、気相成分の種類によって異なる。例えば水素プラズマにおいて、特に安定なガス分子である水素ガスは通常の真空装置の材質であるステンレス製の障害物との衝突による損失はほぼ無視できる。これに対し水素プラズマ中に生成する水素ラジカル(原子)のステンレスでの損失確率は上記非特許文献2によれば約15%と見積もられていることから、安定ガスと活性種では障害物である固体との反応確率、すなわち障害物での損失確率が大きく異なる。 On the other hand, when an obstruction with respect to the gas phase component in the plasma is installed in the crystal resonator sensor, the obstruction prevents the plasma gas phase component from reaching the crystal resonator sensor. The degree of inhibition of the gas phase component by the obstacle varies depending on the type of the gas phase component. For example, in hydrogen plasma, particularly hydrogen gas, which is a stable gas molecule, has almost no loss due to collision with a stainless steel obstacle that is a material of a normal vacuum apparatus. On the other hand, the probability of loss of hydrogen radicals (atoms) generated in hydrogen plasma in stainless steel is estimated to be about 15% according to Non-Patent Document 2 above. The reaction probability with a certain solid, that is, the probability of loss at an obstacle is greatly different.
したがって水晶振動子センサに対してこのような障害物を設置すると、その空間の代表長さまたは透過率が低下するに連れて特に活性種の水晶振動子センサへの到達が分子に比べてはるかに大きく阻害される。ここで「空間の代表長さ」とはプラズマ中の成分が物性依存出力計測装置へ到達する度合いを示す量であり、最も簡単には透過率であるが、実際には同じ透過率の障害物でもそれが持つ空間の大きさや形は様々に異なるのが通常であり、本発明においてはそのような空間の大きさや形がプラズマ中の成分の到達にとって重要であるため、より広い意味を持つものとして定義する。実際に「空間の代表長さ」の例として透過率の他に、「公称エレメント・ポア・サイズ(スウェッジロック社フィルターカタログ)」や「通過粒球子参考値(くればぁ社HP)」といった語句がフィルター粗さの表現として用いられている。以上のような空間の代表長さまたは透過率が低下していくと最終的には全ての活性種が水晶振動子センサに到達できなくなるような状態が生じうる。 Therefore, when such an obstacle is placed on the quartz resonator sensor, the arrival of the active species quartz resonator sensor is far more than that of molecules as the typical length or transmittance of the space decreases. It is greatly inhibited. Here, the “representative length of space” is an amount indicating the degree to which the components in the plasma reach the physical property dependent output measuring device. However, the size and shape of the space that it has are usually different, and in the present invention, the size and shape of such a space are important for the arrival of the components in the plasma, so it has a broader meaning. Define as Actually, as an example of “representative length of space”, in addition to transmittance, “nominal element pore size (Swedge Rock company filter catalog)” and “passing grain sphere reference value (Kuraba company HP)” Are used as an expression of filter roughness. When the representative length or transmittance of the space as described above decreases, eventually, a state may occur in which all active species cannot reach the crystal resonator sensor.
この時水晶振動子センサには活性種が全く到達しないため水晶振動子センサ出力からは活性種による情報は排除される。一方プラズマ中のガス分子は障害物との反応性が活性種に比べて小さいため、全ての活性種が水晶振動子センサに到達できないような状態でも全てのガス分子は障害物を透過して水晶振動子センサに到達することが可能である。このような状況では水晶振動子センサ出力はプラズマ中のガス分子のみの情報を与える。 At this time, no active species reach the crystal resonator sensor, and therefore information on the active species is excluded from the crystal resonator sensor output. On the other hand, the gas molecules in the plasma are less reactive with the obstacle than the active species, so even if all the active species cannot reach the quartz crystal sensor, all the gas molecules pass through the obstacle and pass through the crystal. It is possible to reach the transducer sensor. In such a situation, the crystal sensor output provides information only on gas molecules in the plasma.
気相成分はガス分子と活性種のみから構成されるから、全気相成分の情報を与える水晶振動子センサ出力から安定ガス分子の情報を与える水晶振動子センサ出力を取り除くことにより、この水晶振動子センサ計測によって従来の方法では測定が困難な活性種のみの情報を得ることができる。 Since the gas phase component is composed only of gas molecules and active species, this crystal oscillation can be obtained by removing the crystal oscillator sensor output that provides information on stable gas molecules from the crystal sensor output that provides information on all gas phase components. By the child sensor measurement, it is possible to obtain information on only active species that are difficult to measure by the conventional method.
なおここで得られる活性種の情報は主として相対的な量であり、絶対値ではない。しかしながらプラズマ条件を変えて本測定を行えば活性種の相対量についてのプラズマ条件依存性などを求めることができ、プロセス管理上有用である。 The information on the active species obtained here is mainly a relative amount, not an absolute value. However, if this measurement is performed while changing the plasma conditions, the plasma condition dependence of the relative amount of active species can be obtained, which is useful for process management.
この障害物の空間の代表長さを変化させた測定において、障害物付きまたはなしの状態以外のある範囲の障害物の空間の代表長さまたは透過率における測定結果がほぼ等しい場合には、この一定量の出現がプラズマ中のある特定の活性種のみが障害物によって測定装置への到達が阻止されたことによるものと推測されることから、この結果を用いることによりプラズマ中の活性種を区別して測定できる。 In the measurement with the representative length of the obstacle space changed, if the measurement results in the representative length or transmittance of a range of obstacles other than those with or without the obstacle are almost equal, Since it is assumed that a certain amount of appearance is due to the fact that only a specific active species in the plasma is blocked from reaching the measuring device by the obstacle, this result is used to distinguish the active species in the plasma. It can be measured separately.
このような測定の一定値は、同じ活性種の中でも障害物での損失の違いがあるために生じる。測定結果の一定値が、障害物の空間の代表長さまたは透過率が大きいところで生じるほど障害物による損失が大きい、すなわち反応性の高い活性種による結果であることを示すものである。 Such a constant value of measurement arises because of the difference in loss due to obstacles even within the same active species. The constant value of the measurement result indicates that the loss caused by the obstacle is larger as the representative length of the obstacle space or the transmittance is larger, that is, the result is a highly reactive active species.
以上のような測定には、水晶振動子センサに対する障害物の空間の代表長さまたは透過率を変化させる必要があるが、このような測定はフィルターなどの空間の代表長さまたは透過率を変えた障害物を水晶振動子センサの周辺に装着するだけで容易に実現することができるから、従来のプラズマ中活性種測定法に比較して簡便な測定法である。 In the above measurement, it is necessary to change the representative length or transmittance of the obstacle space with respect to the quartz crystal sensor, but such measurement changes the representative length or transmittance of the space such as the filter. This is a simple measurement method compared with the conventional method for measuring active species in plasma because it can be easily realized simply by mounting an obstacle around the quartz resonator sensor.
ここで障害物とは水晶振動子センサへの空間の代表長さまたは透過率を調整しうる物質であり、具体的にはフィルターやメッシュ構造の物質である。 Here, the obstacle is a substance that can adjust the representative length or transmittance of the space to the quartz resonator sensor, and specifically, a substance having a filter or mesh structure.
本測定をプラズマにおいて行う場合には、障害物のプラズマへの影響及びプラズマからの障害物への影響を考慮し、障害物の材質として金属やセラミックスが適している。 When this measurement is performed in plasma, the influence of the obstacle on the plasma and the influence of the plasma on the obstacle are taken into consideration, and metals and ceramics are suitable as the obstacle material.
この測定では空間の代表長さまたは透過率を制御できる障害物を使用する必要があるが、これは薄膜メッシュの透過率及び空間長さ、空間面積を制御することによって容易に調整できる。この点において薄膜メッシュではこれらの透過率及び空間長さ、空間面積といったパラメータが事前に一意的に決定されるからこれらの制御が容易である。 In this measurement, it is necessary to use an obstacle capable of controlling the representative length or transmittance of the space, but this can be easily adjusted by controlling the transmittance, space length, and space area of the thin film mesh. In this respect, in the thin film mesh, parameters such as transmittance, space length, and space area are uniquely determined in advance, so that these controls are easy.
この測定によって測定が困難なプラズマ中の全活性種量を計測することができる。また活性種の反応性の違いが利用できる場合には活性種の種類を分別した測定も可能である。活性種の個々の絶対量及び全ての活性種の成分及び密度を求めるには他の方法によって全ての活性種を測定する必要があるが、活性種量を簡便に把握するためには有効である。 By this measurement, it is possible to measure the total amount of active species in the plasma, which is difficult to measure. In addition, when the difference in reactivity of active species can be used, it is possible to measure the type of active species separately. It is necessary to measure all active species by other methods in order to obtain the individual absolute amount of active species and the components and density of all active species, but it is effective for easily grasping the amount of active species. .
具体的な物性依存出力のひとつは、上記した水晶振動子センサによって求めることができる。この水晶振動子センサの出力は、このセンサ中の水晶振動子を含む電気回路のインピーダンスが、測定するガスの分子量及び粘性に依存することから、これらの変化に伴って変化する。したがって水晶振動子センサを用い、ガスの分子量及び粘性に依存する物性依存出力を得ることができる。 One of the specific physical property dependent outputs can be obtained by the above-described crystal resonator sensor. The output of the crystal resonator sensor changes with these changes because the impedance of the electric circuit including the crystal resonator in the sensor depends on the molecular weight and viscosity of the gas to be measured. Therefore, a physical property-dependent output that depends on the molecular weight and viscosity of the gas can be obtained by using a quartz oscillator sensor.
このような、水晶振動子センサ出力が測定するガスの分子量及び粘性に依存することを利用すると、二種類のガスから成る混合ガス中の各ガスの濃度(分圧)を求めることができる。 By utilizing the fact that the crystal resonator sensor output depends on the molecular weight and viscosity of the gas to be measured, the concentration (partial pressure) of each gas in the mixed gas composed of two kinds of gases can be obtained.
このような、二成分混合気体における濃度測定法については既に特許化されている(特許文献2参照)。ところがたとえ、供給ガスとして1種類のガスしか用いない場合でも、プラズマの気相中には供給ガスと電子との衝突によりさまざまな種類の分子、イオン、ラジカルが生成され、存在する。したがって、上記特許文献2だけではプラズマ気相中に存在する全ての物質の濃度を測定することはできない。 Such a concentration measuring method in a binary gas mixture has already been patented (see Patent Document 2). However, even when only one type of gas is used as the supply gas, various types of molecules, ions, and radicals are generated and exist in the plasma gas phase due to collision between the supply gas and electrons. Therefore, the concentration of all substances existing in the plasma gas phase cannot be measured only by the above-mentioned Patent Document 2.
しかしながら、上述のように測定された物性依存出力から活性種の量に相関する値を求めることができれば、従来のような発光及び光を用いた、高価で複雑かつ製造装置、あるいは製造過程に影響を与えるような測定方法を用いることなく、活性種の量を測定することができる。また反応性で分別することによりそれぞれ種類の異なる活性種を別個に測定することもできる。 However, if a value that correlates with the amount of active species can be obtained from the physical property-dependent output measured as described above, it will affect the costly and complicated manufacturing apparatus or manufacturing process using conventional light emission and light. The amount of active species can be measured without using a measurement method that gives Further, different types of active species can be separately measured by fractionation by reactivity.
本発明は、水晶振動子センサでの測定について、圧力を測定するのと同様な、簡単な方法で測定を行うことが可能な、実用の製造装置への実用も容易であり、簡便に測定を行うことができるプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法を実現することを課題とする。 In the present invention, the measurement with the crystal resonator sensor can be performed by a simple method similar to measuring the pressure, and can be easily applied to a practical manufacturing apparatus. An object of the present invention is to realize an apparatus and method for measuring active species present in plasma that can be performed.
さらに、本発明は、水晶振動子を含む圧電素子を用いる場合に、熱や光を照射しない測定法であるため、熱や光による刺激によって爆発の起こる反応性の高い混合気体でも安全に測定することができ、測定に際して特定の波長の紫外線ランプ等を必要とせず、メンテナンスが容易なプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法を実現することを課題とする。 Furthermore, since the present invention is a measurement method that does not irradiate heat or light when using a piezoelectric element including a crystal resonator, it can safely measure even a highly reactive gas mixture that causes an explosion due to stimulation by heat or light. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for measuring active species present in plasma that does not require an ultraviolet lamp having a specific wavelength for measurement and is easy to maintain.
上記課題を解決するために、本発明の活性種量測定装置は、プラズマが発生している反応装置内のガスの、圧力及び温度以外の物性値に依存する物性依存出力を測定することにより、分子以外の化学種であって、プラズマによって生成されるイオン及びラジカルを含む化学種、すなわち活性種の量を計測する活性種量測定装置において、反応装置内に障害物を着脱とした物性依存出力測定装置を設け、前記障害物は、障害物を物性依存出力測定装置に装着しない障害物なしの場合には、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が物性依存出力測定装置に到達し、障害物を装着した障害物付きの場合には、プラズマ中の活性種のみを完全に遮断するものであり、プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置による測定結果である物性依存出力と障害物付きの物性依存出力測定装置による測定結果である物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the active species amount measuring apparatus of the present invention measures a physical property-dependent output of a gas in a reactor in which plasma is generated, which depends on physical property values other than pressure and temperature. In the active species amount measurement device that measures the amount of chemical species other than molecules, including ions and radicals generated by plasma, that is, the amount of active species, physical property dependent output with an obstacle attached to and detached from the reactor In the case where there is no obstacle in which the obstacle is not mounted on the physical property dependent output measuring device, all the components including active species in the plasma reach the physical property dependent output measuring device, In the case of an obstacle with an object attached, only the active species in the plasma is completely blocked, and the object is the result of measurement by a physical property-dependent output measuring device without an obstacle at the time of plasma generation Characterized by measuring the amount of active species generated by plasma by comparing the measurement result in a physical property dependent output due to the physical properties dependent output measuring device with dependent output and the obstacle.
さらに物性依存出力測定装置に設置する障害物の空間の代表長さまたは透過率を変えた測定が行える活性種測定装置において、障害物付きまたはなし以外のある空間の代表長さの範囲での測定における結果が一定の場合に、この値と障害物付き又はなしの時の結果と比較することにより活性種の種類を分別した測定を行う装置であることを特徴とする。 Furthermore, in the active species measuring device that can measure the length or transmittance of the obstacle space installed in the physical property dependent output measuring device, measurement within the range of the representative length of the space other than with or without the obstacle. When the result in (2) is constant, this value is compared with the result with or without an obstacle to measure the type of active species.
また、本発明の活性種量測定装置は、プラズマが発生している反応装置内のガスの、圧力及び温度以外の物性値に依存する物性依存出力を測定することにより、分子以外の化学種であって、プラズマなどによって生成されるイオン及びラジカルを含む化学種、すなわち活性種の量を計測する活性種量測定装置において、反応装置内に障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置と障害物を装着した障害物付きの物性依存出力測定装置とを併設し、前記障害物は、障害物を物性依存出力測定装置に装着しない障害物なしの場合には、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が物性依存出力測定装置に到達し、障害物を装着した障害物付きの場合には、プラズマ中の活性種のみを完全に遮断するものであり、プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置による測定結果である前記物性依存出力と障害物付きの物性依存出力測定装置による測定結果である前記物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする。 In addition, the active species amount measuring apparatus of the present invention measures the physical property-dependent output of the gas in the reactor in which the plasma is generated, depending on the physical property values other than pressure and temperature, so that the chemical species other than molecules can be used. In the active species amount measuring apparatus for measuring the amount of chemical species including ions and radicals generated by plasma or the like, that is, the amount of active species, a physical property-dependent output measuring apparatus without an obstacle in the reaction apparatus. And an obstacle-equipped physical property-dependent output measuring device with an obstacle, and the obstacle is an active species in the plasma when there is no obstacle that does not attach the obstacle to the physical property-dependent output measuring device. In the case where all the components included reach the physical property dependent output measuring device and the obstacle with the obstacle is attached, only active species in the plasma are completely blocked, and the obstacle at the time of plasma generation The amount of active species generated by the plasma is measured by comparing the physical property dependent output, which is a measurement result of the physical property dependent output measuring device without, and the physical property dependent output, which is the measurement result of the physical property dependent output measuring device with an obstacle. It is characterized by doing.
さらに本発明の活性種量測定装置は、物性依存出力測定装置に対する障害物の空間の代表長さまたは透過率を変えた測定を、障害物の着脱なしで行うため、障害物付き、なしの他、空間の代表長さまたは透過率の異なる複数の障害物が付属した複数の物性依存出力計測装置を併設し、活性種測定装置において、障害物付きまたはなし以外のある空間の代表長さの範囲での測定における結果が一定の場合に、この値と障害物有又はなしの時の結果と比較することにより活性種の種類を分別した測定を行う装置であることを特徴とする。 Furthermore, the active species amount measuring device of the present invention performs measurement with the representative length or transmittance of the obstacle changed with respect to the physical property dependent output measuring device without changing the obstacle. A range of typical lengths of a certain space other than with or without obstacles in the active species measurement device with multiple physical property dependent output measurement devices attached with multiple obstacles with different representative lengths or transmittances In the case where the result in the measurement at is constant, this value is compared with the result at the time of presence or absence of an obstacle, and this is a device that performs measurement by classifying the type of active species.
さらに、本発明は、上記活性種量測定装置において、障害物付きの物性依存出力測定装置の測定結果として、前記障害物の空間の代表長さまたは物性依存出力測定装置への透過率の減少に伴い減少する物性依存出力の測定結果が飽和した値を用いることでプラズマ中の活性種のみを完全に遮断した時の結果とすることを特徴とする。 Furthermore, in the active species amount measuring apparatus, the present invention can reduce the representative length of the obstacle space or the transmittance to the physical property dependent output measuring apparatus as a measurement result of the physical property dependent output measuring apparatus with an obstacle. By using a value obtained by saturating the measurement result of the physical property dependent output that decreases with the result, only the active species in the plasma are completely shut off, and the result is obtained.
さらに、本発明は、上記活性種量測定装置において、障害物なしの物性依存出力測定装置の測定結果として、前記障害物の空間の代表長さまたは物性依存出力測定装置への透過率の増加に伴い増加する物性依存出力の測定結果が飽和した値を用いることでプラズマ中の活性種を含む全ての成分が物性依存出力測定装置に到達した時の結果とすることを特徴とする。 Furthermore, in the active species amount measuring apparatus, the present invention can increase the representative length of the obstacle space or the transmittance to the physical property-dependent output measuring device as a measurement result of the physical property-dependent output measuring device without an obstacle. A value obtained by saturating the measurement result of the physical property-dependent output that increases with the result is used to obtain a result when all components including active species in the plasma reach the physical property-dependent output measurement device.
さらに、本発明は、上記活性種量測定装置において、物性依存出力は、粘性及び分子量に依存するものであり、それらの物性依存出力を測定する物性依存出力測定装置として水晶振動子センサまたはスピニングロータゲージを用いることを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides the active species amount measuring apparatus, wherein the physical property dependent output depends on the viscosity and the molecular weight, and the crystal resonator sensor or the spinning rotor is used as the physical property dependent output measuring device for measuring the physical property dependent output. It is characterized by using a gauge.
さらに、本発明は、上記活性種量測定装置において、障害物は、プラズマの影響を受けず、またプラズマに対して影響を与えない材質として金属や絶縁物で作製されたフィルターであって、プラズマによる活性種の全てを水晶振動子センサから遮断することができる遮断性能を持つことを特徴とする。 Furthermore, the present invention is the above-mentioned active species amount measuring apparatus, wherein the obstacle is a filter made of a metal or an insulator as a material which is not affected by plasma and does not affect the plasma. It has a blocking performance that can block all active species by the quartz crystal sensor.
また、本発明の活性種量測定方法は、プラズマが発生している反応装置内のガスの物性値に依存する物性依存出力を測定することにより、分子以外の化学種であって、プラズマによって生成されるイオン及びラジカルを含む化学種の量を計測する活性種量の測定方法において、反応装置内に障害物を着脱とした物性依存出力測定装置を設け、前記障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置で、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が、圧力及び温度以外の物性依存出力を測定しうる物性依存出力測定装置に到達する場合の物性依存出力を測定し、前記障害物を装着した障害物付きの物性依存出力測定装置で、障害物によりプラズマ中の活性種のみを完全に遮断した場合の物性依存出力を測定し、プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力と、障害物付きの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする。 In addition, the method for measuring the amount of active species according to the present invention is a chemical species other than molecules, which is generated by plasma, by measuring a physical property-dependent output that depends on a physical property value of a gas in a reactor in which plasma is generated. In the method of measuring the amount of active species that measures the amount of chemical species including ions and radicals, a physical property dependent output measuring device with an obstacle attached and detached is provided in the reactor, and the obstacle is not attached to the obstacle. The physical property dependent output measurement device measures the physical property dependent output when all the components including active species in the plasma reach the physical property dependent output measurement device capable of measuring the physical property dependent output other than pressure and temperature. This is a physical property dependent output measuring device with an obstacle attached to the object, and the physical property dependent output when only the active species in the plasma is completely blocked by the obstacle is measured. The amount of active species generated by the plasma is measured by comparing the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device and the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device with an obstacle. .
さらに本発明の活性種量測定方法は、物性依存出力測定装置に対する障害物の空間の代表長さまたは透過率を変えた測定において、障害物付きまたはなし以外のある空間の代表長さの範囲での測定における結果が一定の場合に、この値と障害物付き又はなしの時の結果と比較することにより活性種の種類を分別した測定を行うことを特徴とする。 Furthermore, the method for measuring the amount of active species according to the present invention provides a measurement method in which the representative length or transmittance of an obstacle with respect to a physical property dependent output measuring device is changed, within a range of the representative length of a certain space other than with or without an obstacle. When the result in the measurement of is constant, this value is compared with the result with or without an obstacle, and the measurement is performed by classifying the active species.
また、本発明の活性種量測定方法は、プラズマが発生している反応装置内のガスの物性値に依存する物性依存出力を測定することにより、分子以外の化学種であって、プラズマによって生成されるイオン及びラジカルを含む化学種の量を計測する活性種量の測定方法において、反応装置内に障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置と障害物を装着した障害物付きの物性依存出力測定装置とを併設し、前記障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置で、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が、圧力及び温度以外の物性依存出力を測定しうる物性依存出力測定装置に到達する場合の物性依存出力を測定し、前記障害物を装着した障害物付きの物性依存出力測定装置で、障害物によりプラズマ中の活性種のみを完全に遮断した場合の物性依存出力を測定し、プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力と、障害物付きの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする。 In addition, the method for measuring the amount of active species according to the present invention is a chemical species other than molecules, which is generated by plasma, by measuring a physical property-dependent output that depends on a physical property value of a gas in a reactor in which plasma is generated. In the method for measuring the amount of active species to measure the amount of chemical species including ions and radicals, an obstacle-free physical property-dependent output measuring device without an obstacle in the reactor and an obstacle with an obstacle A physical property-dependent output measuring device that is equipped with a physical property-dependent output measuring device and that is not equipped with the obstacle, and that measures all the components including active species in the plasma other than pressure and temperature. Measure the physical property dependent output when reaching the physical property dependent output measuring device, and with the obstacle equipped physical property dependent output measuring device equipped with the obstacle, only the active species in the plasma can be completely removed by the obstacle Measure the physical property dependent output in case of interruption, and compare the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device without obstacles at the time of plasma generation with the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device with obstacles Thus, the amount of active species generated by the plasma is measured.
さらに本発明の活性種量測定方法は、物性依存出力測定装置に対する障害物の空間の代表長さまたは透過率を変えた測定を、障害物の着脱なしで行うため、障害物付き、なしの他、空間の代表長さまたは透過率の異なる複数の障害物が付属した複数の物性依存出力計測装置を併設し、活性種量測定において、障害物付きまたはなし以外のある空間の代表長さの範囲での測定における結果が一定の場合に、この値と障害物付き又はなしの時の結果と比較することにより活性種の種類を分別した測定を行うことを特徴とする。 Furthermore, the method for measuring the amount of active species according to the present invention performs measurement by changing the representative length of the space or the transmittance of the obstacle with respect to the physical property dependent output measuring device without attaching or removing the obstacle. A range of typical lengths of a space other than with or without obstacles in the measurement of active species is provided with multiple physical property-dependent output measurement devices with multiple obstacles with different typical lengths or transmittances. In the case where the result in the measurement at is constant, it is characterized in that this value is compared with the result with or without an obstacle to measure the type of active species.
さらに、本発明は、上記活性種量測定方法において、障害物付きの物性依存出力測定装置の測定結果として、前記障害物の空間の代表長さまたは物性依存出力測定装置への透過率の減少に伴い減少する物性依存出力の測定結果が飽和した値を用いることでプラズマ中の活性種のみを完全に遮断した時の結果とすることを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a method for measuring the amount of active species, wherein the measurement result of the physical property dependent output measuring device with an obstacle is a reduction in the representative length of the obstacle space or the transmittance to the physical property dependent output measuring device. By using a value obtained by saturating the measurement result of the physical property dependent output that decreases with the result, only the active species in the plasma are completely shut off, and the result is obtained.
さらに、本発明は、上記活性種量測定方法において、障害物なしの物性依存出力測定装置の測定結果として、前記障害物の空間の代表長さまたは物性依存出力測定装置への透過率の増加に伴い増加する物性依存出力の測定結果が飽和した値を用いることでプラズマ中の活性種を含む全ての成分が物性依存出力測定装置に到達した時の結果とすることを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a method for measuring the amount of active species in the above-described method for measuring the representative length of the obstacle or the transmittance to the physical property-dependent output measuring device as a measurement result of the physical property-dependent output measuring device without an obstacle. A value obtained by saturating the measurement result of the physical property-dependent output that increases with the result is used to obtain a result when all components including active species in the plasma reach the physical property-dependent output measurement device.
さらに、本発明は、上記活性種量測定方法において、物性依存出力は、粘性及び分子量に依存するものであることを特徴とし、それらの前記物性依存出力を測定する物性依存出力装置は、水晶振動子センサまたはスピニングロータゲージを用いることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above active species amount measuring method, the physical property dependent output depends on viscosity and molecular weight, and the physical property dependent output device for measuring the physical property dependent output is a crystal vibration. A child sensor or a spinning rotor gauge is used.
さらに、本発明は、上記活性種量測定方法において、障害物は、プラズマの影響を受けず、またプラズマに対して影響を与えない材質として金属や絶縁物で作製されたフィルターとし、プラズマによる活性種の全てを水晶振動子センサから遮断することができる遮断性能を持つことを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides the active species amount measuring method, wherein the obstacle is not affected by the plasma, and is made of a filter made of a metal or an insulator as a material that does not affect the plasma. It is characterized by having a shut-off performance capable of shutting off all the seeds from the quartz crystal sensor.
本発明のプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法は、以下のような優れた効果を奏する。
(1)ガスを媒体とするプラズマにおいて、プラズマが存在する容器内を、薄膜メッシュやフィルターなどの障害物をその先端に装着した水晶振動子センサと絶対圧力計のみを用いてプラズマ中の活性種量を求めることができる。この測定では測定時に測定される気体を消費することなく、高速な測定が可能で、混合気体の圧力が大気圧以外の時でも、また圧力が変化しても常に測定することができる。
The apparatus and method for measuring active species present in plasma of the present invention have the following excellent effects.
(1) In plasma using gas as a medium, the active species in the plasma using only a quartz crystal sensor and an absolute pressure gauge in which an obstacle such as a thin film mesh or a filter is attached to the tip of the inside of the container where the plasma exists. The amount can be determined. In this measurement, high-speed measurement is possible without consuming the gas measured at the time of measurement, and it can always be measured even when the pressure of the mixed gas is other than atmospheric pressure or even when the pressure changes.
(2)さらに、水晶振動子を含む圧電素子を用いる場合には、熱や光を照射しない測定法であるため、熱や光による刺激によって爆発の起こる反応性の高い混合気体でも安全に測定することができる。測定に際して特定の波長の紫外線ランプ等を必要とせず、メンテナンスが容易であり、更に気体組成の変化に対応して即時にその組成を測定することが可能となる。 (2) Furthermore, when using a piezoelectric element including a quartz resonator, it is a measurement method that does not irradiate heat or light, so it can safely measure even highly reactive gas mixtures that cause an explosion due to stimulation by heat or light. be able to. The measurement does not require an ultraviolet lamp having a specific wavelength, is easy to maintain, and can immediately measure its composition in response to changes in gas composition.
以下、図面を参照して、プラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法の最良の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS With reference to the drawings, the best mode of a measurement apparatus and method for active species present in plasma will be described in detail based on examples.
本発明に係るプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法は、従来の光を用いたプラズマ診断法と比較して簡便な方法及び装置でプラズマによる活性種量を測定する方法及び装置を提供するものである。 The apparatus and method for measuring active species present in plasma according to the present invention provides a method and apparatus for measuring the amount of active species by plasma with a simpler method and apparatus than conventional plasma diagnostic methods using light. To do.
具体的には、プラズマ装置内のガスに対してプラズマにおいて物性に依存する物性依存出力を測定し、障害物なしの状態において測定した結果と、障害物付きの状態で測定した結果の差から真空装置中に存在する活性種量を求めるものである。 Specifically, the physical property dependent output that depends on the physical properties of the plasma in the plasma device is measured, and the vacuum is determined from the difference between the result measured in the state without the obstacle and the result measured in the state with the obstacle. The amount of active species present in the apparatus is determined.
障害物なしの状態とは、プラズマによる物性依存出力の変化量が最大になる状態であり、この時の物性依存出力のプラズマによる変化はプラズマ中に存在する安定ガス及び活性種による変化である。 The state without an obstacle is a state in which the amount of change in the property-dependent output due to the plasma is maximized, and the change in the property-dependent output due to the plasma at this time is a change due to the stable gas and active species present in the plasma.
障害物付きの状態とは、プラズマによる物性依存出力の変化量が最小になる状態であり、この時の物性依存出力のプラズマによる変化はプラズマ中に存在する安定ガスによる変化である。 The state with an obstacle is a state in which the amount of change in the property-dependent output due to the plasma is minimized, and the change in the property-dependent output due to the plasma at this time is a change due to the stable gas existing in the plasma.
物性値としては粘性及び分子量とし、これに依存した量を測定できる水晶振動子センサ、並びに絶対圧力計及び温度計による計測を行い、プラズマを発生させた時の水晶振動子センサの出力から、圧力及び温度校正を行うことによりプラズマでの物性依存出力を測定する。 The physical property values are viscosity and molecular weight, and the crystal oscillator sensor that can measure the amount depending on the viscosity and the measurement by the absolute pressure gauge and thermometer, and the output of the crystal oscillator sensor when plasma is generated, the pressure And the physical property dependent output in the plasma is measured by performing temperature calibration.
プラズマ加工装置は、図1に示すように、プラズマ装置の反応装置3と、高周波電源10から高周波電圧を供給するプラズマ装置の反応装置3内に突設されプラズマ電極5と、複数種の供給ガスを導入する複数の気体流量制御装置(マスフローコントローラー:MFC)7を有する複数の導入管と、1センチ以下のサイズの小さい水晶振動子センサ1と、隔膜圧力計2と、製造物であるワーク支持台15と、圧力制御弁9を備えている。 As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus includes a reaction apparatus 3 of the plasma apparatus, a plasma electrode 5 projecting from the reaction apparatus 3 of the plasma apparatus that supplies a high frequency voltage from a high frequency power supply 10, and a plurality of types of supply gases. A plurality of introduction pipes having a plurality of gas flow rate control devices (mass flow controllers: MFC) 7, a quartz vibrator sensor 1 having a size of 1 cm or less, a diaphragm pressure gauge 2, and a work support as a product A table 15 and a pressure control valve 9 are provided.
このようなプラズマ加工装置におけるプラズマ装置に適用する例として、本発明のプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法の実施例を説明する。 As an example applied to the plasma apparatus in such a plasma processing apparatus, an embodiment of a measuring apparatus and method for active species present in plasma of the present invention will be described.
この実施例の活性種の測定装置は、プラズマ装置からの物性依存出力のひとつであり、気相中の気体成分に依存する量である「水晶振動子センサ校正値」を求めるための圧力補正手段4及び温度補正手段6が設けられている。圧力補正手段4及び温度補正手段6は、具体的には、図示しないが入力部、出力部、CPU、記憶装置等を備えたコンピュータ17が利用される。 The active species measuring apparatus of this embodiment is one of the physical property dependent outputs from the plasma apparatus, and pressure correction means for obtaining a “quartz crystal sensor calibration value” which is an amount depending on a gas component in the gas phase. 4 and temperature correction means 6 are provided. Specifically, the pressure correction unit 4 and the temperature correction unit 6 use a computer 17 having an input unit, an output unit, a CPU, a storage device, and the like (not shown).
この圧力補正および温度補正は主に障害物付きの物性依存出力測定装置を用いた結果に対して行うものであり、それぞれ以下に示す圧力補正手段及び温度補正手段は上記特許文献4での記載と同じである。 This pressure correction and temperature correction are mainly performed on the result of using the physical property dependent output measuring apparatus with an obstacle. The pressure correction means and the temperature correction means shown below are respectively described in Patent Document 4 above. The same.
なお、障害物なしの物性依存出力測定装置での結果に対しては、これらに対する圧力及び温度の影響は小さいため、これらによる補正は通常必要でない。 In addition, since the influence of the pressure and temperature with respect to the result in the physical property dependence output measuring apparatus without an obstacle is small, correction by these is usually unnecessary.
コンピュータ17の入力部には、水晶振動子センサ1と隔膜圧力計2がデータ線を介して接続されている。水晶振動子センサ1の校正値は、圧力補正手段4で得られたデータを直接用いるか、または必要であれば、さらにそのデータを温度補正手段6で処理して得られたデータを用いて求められる。 The quartz vibrator sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2 are connected to the input unit of the computer 17 via a data line. The calibration value of the quartz crystal sensor 1 is obtained by directly using the data obtained by the pressure correction unit 4 or, if necessary, by using the data obtained by processing the data by the temperature correction unit 6. It is done.
圧力補正手段4は、水晶振動子センサ1と隔膜圧力計2からそれぞれ計測データを入力し、水晶振動子センサ1の出力から絶対圧力の影響を補正する。この圧力補正された値(圧力補正値)を、測定中の温度変化が大きい場合には温度補正手段6へデータを出力し、そうでない場合にはこの値をそのまま水晶振動子センサ校正値として用いる。 The pressure correction means 4 inputs measurement data from the quartz oscillator sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2 and corrects the influence of absolute pressure from the output of the quartz oscillator sensor 1. If the temperature change during measurement is large, the pressure-corrected value (pressure correction value) is output to the temperature correction means 6, and if not, this value is used as it is as a calibration value for the crystal oscillator sensor. .
温度補正手段6は、上記圧力補正値及び水晶振動子センサ1から生じる温度と相関の大きい水晶振動子の共振周波数の情報または実測で得られる雰囲気温度を入力し、圧力補正値に対してさらに温度補正を行うことにより水晶振動子センサ校正値を求める。 The temperature correction means 6 inputs the pressure correction value and information on the resonance frequency of the crystal resonator having a large correlation with the temperature generated from the crystal resonator sensor 1 or the ambient temperature obtained by actual measurement. The calibration value of the crystal resonator sensor is obtained by performing correction.
図2(a)は、各気体における水晶振動子センサ出力の絶対圧力依存性を示すグラフであり、図2(b)は、水晶振動子圧力計の表示圧力の絶対圧力依存性を示すグラフであり、図2(c)は、スピニングロータゲージの指示圧力の絶対圧力依存性を示すグラフである。 FIG. 2A is a graph showing the absolute pressure dependence of the quartz vibrator sensor output in each gas, and FIG. 2B is a graph showing the absolute pressure dependence of the display pressure of the quartz vibrator pressure gauge. FIG. 2C is a graph showing the absolute pressure dependence of the indicated pressure of the spinning rotor gauge.
図2(a)に示すように、気体の種類によって同じ絶対圧力での水晶振動子センサ1(水晶振動子センサではなく、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージでもよい。)の出力が異なることを利用することにより、プラズマ中の活性種量を測定することができる。 As shown in FIG. 2A, the output of the crystal resonator sensor 1 (not a crystal resonator sensor but a crystal friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge) at the same absolute pressure differs depending on the type of gas. By utilizing it, the amount of active species in the plasma can be measured.
なお、図2(a)〜(c)の範囲の圧力に限らず、すべての圧力においても気体の種類によって同一の絶対圧力においてそれぞれの出力がガスの種類によって異なることから、これらに示される以外の圧力範囲においてもプラズマ中の成分変化を測定できる。 Note that the output is not limited to the pressures in the ranges of FIGS. 2A to 2C, and the output is different depending on the type of gas at the same absolute pressure for all pressures. Even in the pressure range, it is possible to measure the component change in the plasma.
ここで、水晶摩擦圧力計とは、電気により発振させた水晶振動子センサを内蔵し、これに気体分子が衝突する際に発生する抵抗が、気体の圧力及び粘性に依存することを利用して同センサを含む電気回路の電圧として取り出すことにより測定を行う圧力計である。 Here, the quartz frictional pressure gauge uses a built-in quartz oscillator sensor that is oscillated by electricity, and that the resistance that occurs when gas molecules collide with this sensor depends on the pressure and viscosity of the gas. It is a pressure gauge that performs measurement by taking it out as a voltage of an electric circuit including the sensor.
また、スピニングロータゲージとは、気体中で鋼球等を高速に回転させた後動力を停止し、この動力停止後の回転数の減少速度が同じく気体の圧力及び粘性に依存することを利用する圧力計である。 The spinning rotor gauge uses the fact that the power is stopped after a steel ball or the like is rotated at a high speed in the gas, and the rate of decrease in the rotational speed after the power is stopped is also dependent on the pressure and viscosity of the gas. It is a pressure gauge.
本発明における成分測定は、気体の種類によって同じ絶対圧力の場合、水晶振動子センサ(或いは、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージ)の出力が異なることを利用するため、特にガス分子のみの情報が得られる障害物付きの物性依存測定装置での測定結果を得るためには、水晶振動子センサ1と隔膜圧力計2の両方での測定が必要である。大気圧下のように実質的な絶対圧力変化がない場合には、水晶振動子センサ1のみの測定でも計測が可能である。 The component measurement in the present invention utilizes the fact that the output of the quartz vibrator sensor (or quartz friction vacuum gauge or spinning rotor gauge) is different when the absolute pressure is the same depending on the type of gas. In order to obtain a measurement result by the obtained physical property dependent measuring apparatus with an obstacle, it is necessary to measure with both the quartz vibrator sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2. When there is no substantial change in absolute pressure as under atmospheric pressure, measurement can be performed by measuring only the crystal resonator sensor 1.
水晶振動子センサ1の出力から絶対圧力の影響を取り除くことによって、水晶振動子センサ校正値が求められる。具体的には、まず図2(a)のような水晶振動子センサ出力の絶対圧力依存性を調べ、同出力の圧力に対する変化率である圧力係数を求める。この圧力係数を用いて絶対圧力変化による同出力の変化を補正できる。 By removing the influence of the absolute pressure from the output of the crystal resonator sensor 1, the crystal resonator sensor calibration value is obtained. Specifically, first, the absolute pressure dependence of the crystal resonator sensor output as shown in FIG. 2A is examined, and a pressure coefficient which is a change rate with respect to the pressure of the output is obtained. This pressure coefficient can be used to correct the change in the output due to the absolute pressure change.
仮に、上記測定器出力、測定圧力、圧力係数をそれぞれV,P,Cとすれば、圧力補正値Vpは、任意の一点での絶対圧力P0に対して、Vp=V−C×(P−P0)で求められる。この圧力補正された値Vpは気体の分子量及び粘性と相関する量であり、この値を用いて気体成分の変化を測定することができる。 If the measurement device output, measurement pressure, and pressure coefficient are V, P, and C, respectively, the pressure correction value Vp is Vp = V−C × (P−) with respect to the absolute pressure P0 at an arbitrary point. P0). This pressure-corrected value Vp is an amount that correlates with the molecular weight and viscosity of the gas, and the change in the gas component can be measured using this value.
温度の影響を補正するために、水晶振動子センサ1の測定場所の雰囲気温度を温度計18で同時に測定するか、または水晶振動子センサ1から得られる温度と相関の大きい共振周波数の情報から、図3に示すような水晶振動子センサ出力の温度係数を求め、温度補正を行う。なお、図3は、圧力一定条件における水晶振動子出力の測定雰囲気温度依存性を示すグラフである。 In order to correct the influence of the temperature, the ambient temperature at the measurement location of the crystal resonator sensor 1 is simultaneously measured by the thermometer 18, or from the information on the resonance frequency having a large correlation with the temperature obtained from the crystal resonator sensor 1, The temperature coefficient of the crystal oscillator sensor output as shown in FIG. 3 is obtained and temperature correction is performed. FIG. 3 is a graph showing the measured ambient temperature dependence of the crystal resonator output under a constant pressure condition.
水晶振動子センサの出力と温度との相関は一定であるため、予め求められた水晶振動子センサ出力―温度直線の傾き、すなわち水晶振動子センサ出力の温度係数を用いて水晶振動子センサ出力値を校正することにより温度変化の影響を排除し、水晶振動子センサ校正値を求めることができる。 Since the correlation between the quartz crystal sensor output and temperature is constant, the quartz crystal sensor output value is calculated using the previously calculated quartz crystal sensor output-the slope of the temperature line, that is, the temperature coefficient of the quartz crystal sensor output. By calibrating, it is possible to eliminate the influence of temperature change and obtain the quartz crystal sensor calibration value.
仮に、上記測定器出力、測定温度、温度係数をそれぞれV,T,Kとすれば、温度補正値 Vtは任意の一点での絶対温度T0に対して、Vt=V−K×(T−T0)で求められる。 If the measurement device output, measurement temperature, and temperature coefficient are V, T, and K, respectively, the temperature correction value Vt is Vt = V−K × (T−T0) with respect to the absolute temperature T0 at an arbitrary point. ).
なお、水晶振動子の振動周波数には温度依存があるため、この振動周波数の温度依存性から水晶振動子センサ出力の温度係数を求めることも可能である。 Since the vibration frequency of the crystal resonator has temperature dependency, the temperature coefficient of the crystal resonator sensor output can be obtained from the temperature dependency of the vibration frequency.
以上の方法で求めた、物性依存出力である「水晶振動子センサ校正値」を用いて、プラズマ装置中に存在する活性種の量を求める方法は以下の通りである。 A method for determining the amount of active species present in the plasma apparatus using the “crystal resonator sensor calibration value”, which is a physical property dependent output, obtained by the above method is as follows.
なお、障害物なしの物性依存出力測定装置からの出力に対しては、以上の圧力及び温度補正を行わず、そのままの値を用いてもよい。 For the output from the physical property-dependent output measuring device without an obstacle, the values as they are may be used without performing the above pressure and temperature correction.
実際に水素を用いた場合について、水晶振動子センサに対して障害物を装着しない場合の結果を図4に○印で示す。図4は横軸の時間に対して水晶振動子センサ校正値をプロットしたものである。図4からわかるように、プラズマの生成とともに「水晶振動子センサ校正値」が変化する。この、プラズマによる「水晶振動子センサ校正値」の変化量をこれ以降「水晶振動子センサ校正値変化量」と呼ぶ。 In the case where hydrogen is actually used, the result when no obstacle is attached to the crystal resonator sensor is indicated by a circle in FIG. FIG. 4 is a plot of quartz resonator sensor calibration values against time on the horizontal axis. As can be seen from FIG. 4, the “quartz crystal sensor calibration value” changes as the plasma is generated. This amount of change of the “quartz crystal sensor calibration value” due to the plasma is hereinafter referred to as “quartz crystal sensor calibration value change amount”.
この時の「水晶振動子センサ校正値変化量」はプラズマ中の全ての成分が障害物なしの物性依存出力測定装置に到達する状態で測定されるものであり、変化量としては最大の変化量である。したがってこれを以下「最大水晶振動子センサ校正値変化量」と呼ぶ。この値はプラズマによるプラズマ中の全ての気相成分の変化による情報である。 “Quartz crystal sensor calibration value change amount” at this time is measured in a state where all the components in the plasma reach the physical property-dependent output measuring device without obstacles. It is. Therefore, this is hereinafter referred to as “maximum crystal resonator sensor calibration value change amount”. This value is information due to changes in all gas phase components in the plasma.
次に水晶振動子センサに対して障害物として図5のようなフィルターを装着し、同様に測定を行う。結果を同時に図4に●印で示すが、透過率の増加により「水晶振動子センサ校正値変化量」は減少しているものの、時間に対する変化は障害物なしの場合と相似である。 Next, a filter as shown in FIG. 5 is attached to the quartz resonator sensor as an obstacle, and measurement is performed in the same manner. The result is simultaneously indicated by a mark ● in FIG. 4. Although the “crystal oscillator sensor calibration value change amount” is decreased due to the increase in transmittance, the change with time is similar to the case without an obstacle.
続いてこの障害物を装着した測定を、透過率を徐々に下げ、プラズマによる「水晶振動子センサ校正値変化量」が一定となるまで行う。 Subsequently, the measurement with the obstacle attached is performed until the transmittance is gradually lowered and the “crystal oscillator sensor calibration value change amount” by the plasma becomes constant.
以上の測定において、フィルター空間代表長さに対して「水晶振動子センサ校正値変化量」をプロットしたものが図6である。図6で最小の「水晶振動子センサ校正値変化量」が「最小水晶振動子センサ校正値変化量」である。 FIG. 6 is a plot of “quartz crystal sensor calibration value change amount” versus the filter space representative length in the above measurement. In FIG. 6, the smallest “quartz crystal sensor calibration value variation” is the “minimum quartz crystal sensor calibration value variation”.
以上で求めた「最大水晶振動子センサ校正値変化量」はプラズマ中の全ての気相成分の変化の情報である。一方「最小水晶振動子センサ校正値変化量」はプラズマ中に存在する安定ガスの変化によるものである。したがってこれらの2つの「変化量」の差はプラズマ中の安定ガス分子以外、すなわち全活性種の変化によるものである。当然ながらプラズマ生成前には活性種が存在しないため、これよりプラズマ中の全活性種の量が求められる。 The “maximum crystal resonator sensor calibration value change amount” obtained above is information on changes in all gas phase components in the plasma. On the other hand, the “minimum crystal resonator sensor calibration value change amount” is due to a change in the stable gas present in the plasma. Therefore, the difference between these two “variations” is due to changes in all active species other than stable gas molecules in the plasma. Of course, since there are no active species before plasma generation, the amount of all active species in the plasma is determined from this.
また、図6の横軸が100〜400ミクロンの範囲では、「水晶振動子センサ校正値変化量」がほぼ一定であるが、これは段落0022で述べたように反応性の高い活性種のみが障害物と反応して消失し、その他の活性種は反応せずに水晶振動子センサへと到達することによるものである。ここでこの100〜400ミクロンの範囲の「水晶振動子センサ校正値変化量」の一定値を「特定水晶振動子センサ校正値変化量」と定義すると、段落0087よりも詳細に、「特定水晶振動子センサ校正値変化量」と「最大水晶振動子センサ校正値変化量」との比較から高反応性活性種の量が、また「特定水晶振動子センサ校正値変化量」と「最小水晶振動子センサ校正値変化量」との比較から低反応性活性種の量が分別して求められる。これらの量は相対量であるが、このように同じ活性種でもいくつかの種類に分別して測定されればより情報量が多くなり有益である。 In addition, in the range of 100 to 400 microns in the horizontal axis in FIG. 6, the “quartz crystal sensor calibration value change amount” is almost constant, but this is only the active species having high reactivity as described in paragraph 0022. This is because it reacts with the obstacle and disappears, and other active species reach the quartz crystal sensor without reacting. Here, when the constant value of the “quartz crystal sensor calibration value change amount” in the range of 100 to 400 microns is defined as the “specific crystal vibrator sensor calibration value change amount”, the “specific crystal vibration” is described in more detail than paragraph 0087. The amount of highly reactive active species from the comparison of the change amount of the calibration value of the child sensor and the change amount of the calibration value of the maximum quartz crystal sensor. The amount of the low-reactive active species can be determined separately from the comparison with the “sensor calibration value change amount”. Although these amounts are relative amounts, it is beneficial to increase the amount of information if the same active species is measured by being classified into several types.
ここで「水晶振動子センサ校正値変化量」が最小となる透過率は、プラズマ中の安定ガス以外の全ての活性種が障害物によって阻害、消失され、水晶振動子センサに到達しない状態であるが、どのような透過率、形状の障害物が装着された際にその状態が達成されるかは事前には自明ではない。しかしながら空間の代表長さとしては圧力によって決定されるガスの平均自由行程よりも短くなることが予想されるため、この平均自由行程以下の範囲で障害物の空間の代表長さまたは透過率を減少していくことにより「最小水晶振動子センサ校正値変化量」が求められる。 Here, the transmittance at which the “crystal oscillator sensor calibration value change amount” is minimum is a state in which all active species other than the stable gas in the plasma are inhibited and disappeared by obstacles and do not reach the crystal sensor. However, it is not self-evident in advance what kind of transmittance and shape the obstacle is achieved when the obstacle is mounted. However, since the typical length of the space is expected to be shorter than the mean free path of the gas determined by the pressure, the representative length or transmittance of the obstacle space is reduced within this mean free path. As a result, the “minimum crystal resonator sensor calibration value change amount” is obtained.
上記水晶振動子センサで求められる物性依存出力が依存する物性量は、粘性及び分子量であるが、例えば粘性は、上記水晶振動子センサ以外にも、水晶振動子圧力計、スピニングロータゲージで測定される値から、隔膜真空計などの絶対圧力計で計測した絶対圧力の影響を除くことによって求められる。 The physical property quantities that depend on the physical property-dependent output required by the crystal oscillator sensor are viscosity and molecular weight. For example, the viscosity is measured by a crystal oscillator pressure gauge and a spinning rotor gauge in addition to the crystal oscillator sensor. It is calculated by removing the influence of absolute pressure measured with an absolute pressure gauge such as a diaphragm vacuum gauge.
上記水晶振動子センサは、小型であり装置内で移動することが可能であるため、装置内で固定プラズマ電極に対して移動して測定できる。活性種量を求めるに当たっては、例えば平行平板電極間に生じる放電に対しては、その電極間で測定することが最適であるが、それが何らかの条件で不可能な場合、プラズマ電極にできるだけ近い場所で測定することが望ましい。 Since the above-mentioned quartz oscillator sensor is small and can be moved in the apparatus, it can be moved and measured with respect to the fixed plasma electrode in the apparatus. When determining the amount of active species, for example, for discharges occurring between parallel plate electrodes, it is optimal to measure between the electrodes, but if this is not possible under some conditions, it should be as close as possible to the plasma electrode. It is desirable to measure with.
その場合、水晶振動子センサの電極までの距離が平行平板間の間隔よりも小さい場合には、水晶振動子センサへのプラズマの直接的な影響が大きくなり測定が不正確になるため、この平行平板電極間隔だけ離れた位置で測定することが好ましい。 In this case, if the distance to the electrodes of the quartz crystal sensor is smaller than the distance between the parallel plates, the direct influence of the plasma on the quartz crystal sensor becomes large and the measurement becomes inaccurate. It is preferable to measure at a position separated by the distance between the plate electrodes.
この時プラズマ電極付近での測定では温度による影響が顕著になるが、この影響を補正するため別に温度測定を行うか、水晶振動子センサから得られる、温度との相関の高い共振周波数を測定することで温度の補正を行うことにより物性値出力を校正し水晶振動子センサ校正値を求めることは上述した通りである。 At this time, the effect of temperature becomes prominent in the measurement near the plasma electrode, but in order to correct this effect, another temperature measurement is performed, or the resonance frequency obtained from the quartz vibrator sensor and highly correlated with the temperature is measured. As described above, the physical property value output is calibrated by correcting the temperature to obtain the quartz resonator sensor calibration value.
以上のようにして求められる活性種の相対量の情報から、プラズマ処理の高性能化に寄与することができるために有効な知見を得ることができる。 Effective information can be obtained from the information on the relative amount of the active species obtained as described above, because it can contribute to high performance of the plasma treatment.
活性種量は、障害物付きおよびなしの物性依存出力測定装置を併設する測定装置を用いればプラズマが発生中いずれの時点でもリアルタイムに求めることができるため、これを用いたモニタリングが可能になり、必要ならば諸条件を調節することにより所望の分解率に保ちながら製造することができる。 The amount of active species can be obtained in real time at any point in time when plasma is generated by using a measuring device equipped with a physical property dependent output measuring device with and without an obstacle, and monitoring using this becomes possible. If necessary, it can be produced while adjusting the various conditions while maintaining the desired decomposition rate.
また、このリアルタイム性を利用すると、プラズマその場での条件制御も可能となる。プラズマ中の活性種量は製造条件の重要な条件の一つであるから、これが分かれば、その量をリアルタイムに変調制御することにより、製品を高度化することができる。また、製品の均一化・均質化を図ることができる。プラズマの異常放電が発生する場合には、プラズマ中の活性種量が大きく変化することから、この異常な変化をモニタリングすることによりプラズマの異常運転、プラズマ停止を早期発見できる。 In addition, when this real-time property is used, it is possible to control conditions in the plasma. Since the amount of active species in the plasma is one of the important conditions in the production conditions, if this is known, the product can be sophisticated by modulating the amount in real time. In addition, the product can be made uniform and uniform. When an abnormal discharge of plasma occurs, the amount of active species in the plasma changes greatly. By monitoring this abnormal change, it is possible to detect abnormal operation and stop of plasma at an early stage.
これらの条件のうち温度に関する条件以外は全て電気信号によって迅速な制御が可能である。一方、本測定装置による測定出力も電気信号で出力できるため、迅速な結果出力とこれによる迅速な制御が可能である。 Of these conditions, all except the temperature-related conditions can be quickly controlled by an electrical signal. On the other hand, since the measurement output by this measuring apparatus can also be output as an electrical signal, quick result output and quick control by this are possible.
本発明の測定方法によって気体成分の変化をプラズマ運転中に常時測定しておけば、何らかの異常によって当初想定した活性種量が変化しても、その変化を本測定法によってそのずれを検出することによって、気体成分変化に有意差が現れた場合、供給ガスの流量にフィードバックをかけることにより、活性種量を所望の値に保つことができる。 If the measurement method of the present invention is used to constantly measure changes in gas components during plasma operation, even if the amount of active species initially assumed changes due to some abnormality, the change can be detected by this measurement method. When a significant difference appears in the gas component change, the amount of active species can be maintained at a desired value by applying feedback to the flow rate of the supply gas.
迅速な測定が可能な活性種量測定装置を用いることで、簡便小型、低価格な膜厚・成膜速度・膜構造自動制御装置を提供することができる。特に、薄膜シリコン製造プロセスで用いられるシラン−水素二成分系においては、活性種量は、製造される膜構造(アモルファスか微結晶か)や光安定性といった重要な物性に影響を与えるため、予め、物性と供給ガスの分解率との相関を求めておけば、実際のプロセス中に本方法で活性種量の測定を行うことにより、製造物の特性をも一定に保つことができる。 By using an active species amount measuring apparatus capable of rapid measurement, a simple, small and low-priced film thickness / deposition rate / film structure automatic control apparatus can be provided. In particular, in the silane-hydrogen binary system used in the thin film silicon manufacturing process, the amount of active species affects important physical properties such as the structure of the film to be manufactured (amorphous or microcrystalline) and light stability. If the correlation between the physical properties and the decomposition rate of the supply gas is obtained, the characteristics of the product can be kept constant by measuring the amount of active species by this method during the actual process.
同様に得られる製造物の膜厚、電気特性、エッチング比などの諸物性と活性種量との相関を求めておけば、実際のプロセス時にこれらの相関を利用してプロセスの諸条件を制御することができる。 Similarly, if the correlation between various physical properties such as film thickness, electrical properties, etching ratio, etc. of the obtained product and the amount of active species is obtained, these correlations are used during actual process to control process conditions. be able to.
フルオロカーボン、硫化フルオロ系のガスを用いたエッチングプラズマにおいては、エッチング比などの諸物性と活性種量との相関を求めておき、実際のプロセス時にこれらの相関を利用してプロセスの諸条件を制御してエッチング処理を改善することができる。 In etching plasmas using fluorocarbon and fluorosulfide gases, correlations between various physical properties such as etching ratio and the amount of active species are obtained, and process conditions are controlled using these correlations during actual processes. Thus, the etching process can be improved.
本発明はその他にダイヤモンド薄膜やカーボンナノチューブ、ハード材料などを作成するメタンなどの炭化水素系プラズマ、ゲルマンガスプラズマ及びこれらの混合ガスプラズマなど任意の種類のガスを用いるガスプラズマに利用することができる。 The present invention can also be used for gas plasma using any kind of gas such as hydrocarbon plasma such as methane, germane gas plasma, and mixed gas plasma thereof for producing diamond thin film, carbon nanotube, hard material and the like. .
また、本発明はプラズマの他に光、熱、電子、放射線などによって生じた活性種に対してもその量を測定できる。 In addition to plasma, the present invention can measure the amount of active species generated by light, heat, electrons, radiation and the like.
以上、本発明に係るプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。 The best mode for carrying out the measurement apparatus and method for active species present in plasma according to the present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to such embodiments. Needless to say, there are various embodiments within the scope of the technical matters described in the claims.
本発明に係るプラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法は、以上のような構成であるから、プラズマ装置を使用した加工や工作、製造を行う各種の製造装置に適用可能である。 Since the apparatus and method for measuring active species present in plasma according to the present invention has the above-described configuration, it can be applied to various manufacturing apparatuses that perform processing, machining, and manufacturing using the plasma apparatus.
1 水晶振動子センサ
2 隔膜圧力計
3 プラズマ装置の反応装置
4 圧力補正手段
5 プラズマ電極
6 温度補正手段
7 気体流量制御装置(マスフローコントローラー:MFC)
8 ヒータ
9 圧力制御弁
10 高周波電源
12 ワーク
15 ワーク支持台
17 コンピュータ
18 温度計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator sensor 2 Diaphragm pressure gauge 3 Reaction apparatus of plasma apparatus 4 Pressure correction means 5 Plasma electrode 6 Temperature correction means 7 Gas flow control apparatus (mass flow controller: MFC)
8 Heater 9 Pressure control valve 10 High frequency power source 12 Work 15 Work support base 17 Computer 18 Thermometer
Claims (16)
反応装置内に障害物を着脱とした物性依存出力測定装置を設け、
前記障害物は、障害物を物性依存出力測定装置に装着しない障害物なしの場合には、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が物性依存出力測定装置に到達し、障害物を装着した障害物付きの場合には、プラズマ中の活性種のみを完全に遮断するものであり、
プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置による測定結果である物性依存出力と障害物付きの物性依存出力測定装置による測定結果である物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする活性種量測定装置。 By measuring the physical property dependent output of the gas in the reactor where the plasma is generated, which depends on the physical property values other than pressure and temperature, chemical species other than molecules, ions and radicals generated by the plasma can be detected. In the active species amount measuring device for measuring the amount of the chemical species including the active species,
A physical property-dependent output measuring device with an obstacle attached and detached in the reaction device,
When there is no obstacle that does not attach the obstacle to the physical property dependent output measuring device, all the components including active species in the plasma reach the physical property dependent output measuring device and the obstacle is attached to the obstacle. In the case of things, only active species in the plasma are completely blocked,
Active species generated by plasma by comparing the physical property-dependent output, which is the measurement result of the physical property-dependent output measurement device without obstacles, and the physical property-dependent output, which is the measurement result of the physical property-dependent output measurement device with obstacles, at the time of plasma generation A device for measuring the amount of active species, characterized in that the amount of the active species is measured.
反応装置内に障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置と障害物を装着した障害物付きの物性依存出力測定装置とを併設し、
前記障害物は、障害物を物性依存出力測定装置に装着しない障害物なしの場合には、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が物性依存出力測定装置に到達し、障害物を装着した障害物付きの場合には、プラズマ中の活性種のみを完全に遮断するものであり、
プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置による測定結果である前記物性依存出力と障害物付きの物性依存出力測定装置による測定結果である前記物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする活性種量測定装置。 Ions and radicals that are chemical species other than molecules and are generated by plasma, etc. by measuring the physical property-dependent output of the gas in the reactor where the plasma is generated, which depends on the physical property values other than pressure and temperature. In an active species amount measuring device for measuring the amount of a chemical species containing, that is, an active species,
There is an obstacle-free physical property-dependent output measurement device that does not mount obstacles in the reactor and a physical property-dependent output measurement device with obstacles that is equipped with obstacles,
When there is no obstacle that does not attach the obstacle to the physical property dependent output measuring device, all the components including active species in the plasma reach the physical property dependent output measuring device and the obstacle is attached to the obstacle. In the case of things, only active species in the plasma are completely blocked,
Generated by plasma by comparing the physical property dependent output, which is a measurement result by a physical property dependent output measuring device without an obstacle, at the time of plasma generation and the physical property dependent output, which is a measurement result by a physical property dependent output measuring device with an obstacle. An active species amount measuring apparatus for measuring the amount of active species.
反応装置内に障害物を着脱とした物性依存出力測定装置を設け、
前記障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置で、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が、圧力及び温度以外の物性依存出力を測定しうる物性依存出力測定装置に到達する場合の物性依存出力を測定し、前記障害物を装着した障害物ありの物性依存出力測定装置で、障害物によりプラズマ中の活性種のみを完全に遮断した場合の物性依存出力を測定し、
プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力と、障害物付きの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする活性種量測定方法。 By measuring the physical property dependent output that depends on the physical property value of the gas in the reactor where the plasma is generated, the amount of chemical species other than molecules, including ions and radicals generated by the plasma, can be determined. In the method for measuring the amount of active species to be measured,
A physical property-dependent output measuring device with an obstacle attached and detached in the reaction device,
In the physical property-dependent output measurement device without obstacles, in which all components including active species in plasma reach the physical property-dependent output measurement device capable of measuring physical property-dependent outputs other than pressure and temperature. Measure the physical property dependent output of, and measure the physical property dependent output when only the active species in the plasma is completely blocked by the obstacle in the obstacle-dependent physical property dependent output measuring device equipped with the obstacle,
The amount of active species generated by the plasma is compared by comparing the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device without obstacles at the time of plasma generation with the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device with obstacles. A method for measuring the amount of active species, characterized by measuring.
反応装置内に障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置と障害物を装着した障害物付きの物性依存出力測定装置とを併設し、
前記障害物を装着しない障害物なしの物性依存出力測定装置で、プラズマ中の活性種を含む全ての成分が、圧力及び温度以外の物性依存出力を測定しうる物性依存出力測定装置に到達する場合の物性依存出力を測定し、前記障害物を装着した障害物ありの物性依存出力測定装置で、障害物によりプラズマ中の活性種のみを完全に遮断した場合の物性依存出力を測定し、
プラズマ発生時における障害物なしの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力と、障害物付きの物性依存出力測定装置により測定した物性依存出力を比較することによってプラズマによって生成した活性種の量を計測することを特徴とする活性種量測定方法。 By measuring the physical property dependent output that depends on the physical property value of the gas in the reactor where the plasma is generated, the amount of chemical species other than molecules, including ions and radicals generated by the plasma, can be determined. In the method for measuring the amount of active species to be measured,
There is an obstacle-free physical property-dependent output measurement device that does not mount obstacles in the reactor and a physical property-dependent output measurement device with obstacles that is equipped with obstacles,
In the physical property-dependent output measurement device without obstacles, in which all components including active species in plasma reach the physical property-dependent output measurement device capable of measuring physical property-dependent outputs other than pressure and temperature. Measure the physical property dependent output of, and measure the physical property dependent output when only the active species in the plasma is completely blocked by the obstacle in the obstacle-dependent physical property dependent output measuring device equipped with the obstacle,
The amount of active species generated by the plasma is compared by comparing the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device without obstacles at the time of plasma generation with the physical property dependent output measured by the physical property dependent output measuring device with obstacles. A method for measuring the amount of active species, characterized by measuring.
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JP2016151433A (en) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | 大陽日酸株式会社 | Gas analysis method, gas analysis device, and helium liquefaction system |
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2010
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