JP2000252097A - Method and device for measuring plasma - Google Patents

Method and device for measuring plasma

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JP2000252097A
JP2000252097A JP4861699A JP4861699A JP2000252097A JP 2000252097 A JP2000252097 A JP 2000252097A JP 4861699 A JP4861699 A JP 4861699A JP 4861699 A JP4861699 A JP 4861699A JP 2000252097 A JP2000252097 A JP 2000252097A
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JP
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light
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plasma
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JP4861699A
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Masahiko Ito
Kyoichi Yamamoto
晶彦 伊藤
恭市 山本
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Toppan Printing Co Ltd
凸版印刷株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the light emitting strength of the whole of the plasma and the distribution per each wave length zone by measuring the plasma with combination of an optical part capable of passing the only predetermined wave length zone, a photographing device and an image processing device. SOLUTION: Light of the plasma 12 generated in a vacuum device enters a band pass filter 14, which passes the only predetermined wave length zone, through a glass window 13 of the device, and it is measured by a CCD camera 15. A material to be used for glass window 13 has the wave length characteristic to be required for measurement. The glass window 13 is covered with a material coated with the light absorbing agent so as to prevent the incidence of the unnecessary disturbance light. In order to optimize the image with the quantity of the light passing through the band pass filter 14, the CCD camera 15 capable of adjusting the exposing time is desirably used. The measured image data is projected in a display device 17 through a controller 16, and recorded in a recording device 18, and taken into an image processing device 19.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを計測する装置および計測方法に関する。 The present invention relates to relates to a device and measuring method for measuring a plasma.

【0002】 [0002]

【従来の技術】気体に電圧をかけていくとある時点で放電現象を起こす。 BACKGROUND OF THE INVENTION cause a discharge phenomenon at some point and go over a voltage to the gas. この放電の中ではガス分子とイオンと電子が混ざりあっており電荷が釣り合っていて中性の状態を保っている。 Within this discharge is kept neutral state have balanced charge and mix of gas molecules and ions and electrons. これをプラズマ状態という。 This is called a plasma state.

【0003】産業上プラズマは様々なところで使われており、主に薄膜の分野ではなくてはならないものとなっている。 [0003] The industry on the plasma are used in various places, mainly become a must in the field of thin film. 例えば真空成膜、表面処理などがあげられる。 For example vacuum deposition, and surface treatment.

【0004】真空成膜では、まずイオンプレーティング法がありこれはプラズマ中で行う蒸着法である。 [0004] In the vacuum deposition is a first there is ion plating method which deposition method carried out in the plasma. プラズマ中のイオンが成膜に重要な働きをする。 Ions in the plasma plays an important role in the deposition. 主にイオンミキシングやスパッタリング、反応促進作用などを行い良質な薄膜を作ることが知られている。 It is known that to make a high-quality thin film mainly carried out, such as ion mixing and sputtering, reaction-promoting effect.

【0005】また、プラズマCVD(Chemical [0005] In addition, the plasma CVD (Chemical
Vapor Deposition)法は目的の薄膜の原料となるガスを1種もしくは2種以上入れ電圧をかけ放電させ、分解・反応作用により基板上に堆積させ薄膜を作製する方法である。 Vapor Deposition) method is discharged over voltage put gas as a raw material of a thin film of interest one or more, a method of fabricating a thin film is deposited on a substrate by decomposition and reaction effects.

【0006】表面処理では、基材のクリーニングよる異物混入欠陥の削減や濡れ性の向上による密着性の強化など基材の表面改質が行われている。 [0006] In the surface treatment, reduction or wet surface modification such as a substrate strengthened adhesion by improving the contamination defects due cleaning of the substrate is performed.

【0007】またプラズマは真空中のみならず大気中でも発生(大気圧プラズマ)させることができ産業上利用されている。 [0007] The plasma is utilized on the industry can be generated in the atmosphere not only in a vacuum (atmospheric pressure plasma).

【0008】従来一般にプラズマを計測する方法には発光分析法(Optical Emission Spe Conventionally general emission spectrometry in the way of measuring the plasma (Optical Emission Spe
ctrometer)があり比較的簡便な計測方法として広く使用されている。 Ctrometer) it is widely used as a relatively simple measuring method has.

【0009】プラズマとはガス分子とイオンと電子が混ざりあった状態でありプラズマ中では電子と原子・分子の衝突により、電離や励起が行われておりそれに伴って様々な反応によって生成された発光種が存在する。 [0009] Plasma and a mixed state of gas molecules and ions and electrons by collision of electrons and atoms and molecules in the plasma, ionization and excitation is generated by a variety of reactions with it it has been conducted emission there is a seed.

【0010】そしてその発光種は固有の波長スペクトルを有しており、例えば、酸素ガスを導入し酸素プラズマを生成した場合、777nm付近に酸素特有のスペクトルが現れる。 [0010] Then the emitting species has a specific wavelength spectrum, for example, when generating oxygen plasma oxygen gas was introduced, the spectrum of the oxygen-specific appears in the vicinity of 777 nm.

【0011】このように発光分析法とはプラズマ中の発光種から放射されるスペクトルを分光器などの光学系を用いて計測する方法である。 [0011] is a method for measuring the spectrum emitted from the light emitting species in the plasma and thus emission spectroscopy using an optical system such as a spectrometer.

【0012】これによりプラズマ中の励起種などを調べたり、その変動をモニタリングするのに用いられている。 [0012] or examined such as this by the excited species in the plasma, it has been used to monitor the change.

【0013】 [0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法では励起種の限定や挙動をとらえることは可能であるがプラズマ全体の発光分布を計測することは困難であった。 Although however this method [0004] It is possible to capture the limitation and behavior of excited species it is difficult to measure the emission distribution of the whole plasma.

【0014】またその特性上プラズマのどの部分を測定しているのかが不明であり、特に大型化された装置のプラズマを測定する場合非常に困難であった。 [0014] a what is being measured which part of its characteristics on the plasma unknown, was very difficult, especially when measuring the plasma of large devices.

【0015】さらに、プラズマ中の波長帯域ごとの発光強度分布の計測は大変困難であり多くの時間を要するものであった。 Furthermore, measurement of the luminous intensity distribution for each wavelength band in the plasma were those that require a very difficult and much time.

【0016】本発明は、以上のような課題に着目してなされたもので、プラズマ全体の発光強度や波長帯域ごとの分布測定を可能にするプラズマ計測装置および計測方法を提供することを目的とする。 [0016] The present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a plasma measuring apparatus and measuring method enables the distribution measurement of each light-emitting intensity and the wavelength band of the whole plasma to.

【0017】 [0017]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために、プラズマを特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品と撮影装置と画像処理装置の組み合わせで計測することを特徴とするプラズマ計測装置でプラズマは減圧環境下、大気圧環境下、高気圧環境下のどれで発生させたものであっても良い。 Means for Solving the Problems The present invention to solve the above problems, that is measured by the combination of the plasma and a capable optical components passing only a specific wavelength band imaging apparatus and the image processing apparatus plasma vacuum environment in the plasma measuring apparatus characterized, under atmospheric pressure environment, or may be caused by any of the under high pressure environment. また特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品にはいわゆるバンドパスフィルターのようなものがありこれには任意の波長のものを選択することができ半値幅は限定しないものとする。 The half width can be optionally selected wavelength to have things in optical components capable of passing only a specific wavelength band, such as a so-called band-pass filter is not intended to limit. そして撮影装置は、バンドパスフィルターを通過する光量や波長によって選択することが可能で、 The imaging device can be selected by the light amount and wavelength that passes through a band-pass filter,
その形態もCCDカメラや画像蓄積型CCDカメラ、紫外光型、赤外光型、一眼レフカメラなど撮影可能な機器であれば全て良いものとする。 Its form even CCD camera and the image storage type CCD camera, ultraviolet light type, infrared light type, and good all if device can image such as single-lens reflex camera. さらに画像処理装置には例えばパーソナルコンピュータに画像データを取り込み様々な画像処理ソフトで解析が可能である。 The further image processing device which can analyze a variety of image processing software captures the image data on a personal computer. そして画像処理は計測中や計測後であっても可能である。 The image processing is possible even after and measurement during measurement.

【0018】そしてプラズマを1種あるいは2種以上の特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品と撮影装置と画像処理装置により計測することを特徴とするプラズマ計測方法であり、特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品は任意のものを選択し、1種類ずつ取り付けて計測を行っても、2種類以上重ねても良いものとする。 [0018] Then a plasma measuring method characterized by measuring the plasma and one or more capable optical components passing only a specific wavelength band imaging apparatus and an image processing apparatus, a specific wavelength optical components which can be passed through a band only optionally selected, even if the measurement is attached by one kind, shall be overlapped two or more.

【0019】さらに特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品がプラズマから放射される固有の発光波長と同波長帯から成ることを特徴とする計測方法であり、例えばプラズマを発光分析法で計測し、その結果から得られた波長を特定波長帯として使用し計測するものである。 [0019] a further measurement method is optical components capable of passing only a specific wavelength band, characterized in that it consists of a unique emission wavelength and the wavelength band emitted from the plasma, for example, emission spectrometry plasma in measuring, it is to use to measure the wavelength obtained from the result as the specific wavelength band. 1種類ずつ取り付け計測を行っても、2種類以上重ねても良いものとする。 It is carried out one by mounting the measurement shall be overlapped two or more.

【0020】例えばプラズマの波長帯域ごとの分布を計測する場合、バンドパスフィルターを付けずCCDカメラのみで計測するとフィルターを通していないためCC [0020] For example, when measuring the distribution of each wavelength band of the plasma, since no through a filter when measured only by the CCD camera without a band-pass filter CC
Dカメラの波長帯に合った全波長帯域のプラズマ発光分布が得られる。 Plasma emission distribution of all wavelength bands that matches the wavelength band of D camera is obtained. これはプラズマ中の様々なスペクトルから構成された画像である。 This is a configuration image from different spectrum in the plasma.

【0021】次に任意の波長(例えば酸素の777nm [0021] Then an arbitrary wavelength (e.g., oxygen 777nm
の場合)のバンドパスフィルターを通しCCDカメラで計測する。 Measured with a CCD camera through the band-pass filter of the case) of. ここで撮影された画像は777nmのみの波長画像であり、それは酸素プラズマの分布と判断する事ができる。 Here captured image is the wavelength image of only 777 nm, it can be determined that the distribution of oxygen plasma.

【0022】このように様々な波長のバンドパスフィルターを用いることで任意の波長のプラズマ中の分布や強度を計測することが可能となる。 [0022] it is possible to measure the distribution and intensity of the plasma of an arbitrary wavelength by using a band-pass filter of such a variety of wavelengths.

【0023】 [0023]

【発明の実施の形態】実施の形態について構成例を図1 An example configuration for the embodiment DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Figure 1
に示す。 To show.

【0024】真空装置内で発生させたプラズマ光は装置のガラス窓を通してバンドパスフィルターに入りCCD The plasma light generated in the vacuum device CCD enters the band-pass filter through a glass window of the device
カメラによって計測される。 It is measured by the camera. もちろんガラス窓に使用している材料は計測に必要な波長特性を持っている。 Of course material used in the glass window has a wavelength characteristic required for measurement. また計測にはプラズマからカメラまでの間、不必要な外乱光が入射されないように光吸収剤等が塗られたたもので覆うことが望ましい。 The period from the plasma to the measurement to the camera, be covered with one light absorbent or the like unnecessary disturbance light is not incident is painted it is desirable. そしてCCDカメラには露光時間が調整可能なものが望ましい。 And the CCD camera capable adjustable exposure time is desirable. これはフィルターを通過する光量により画像を最適化するためである。 This is to optimize the image by the amount of light passing through the filter. 計測された画像データはコントローラを通し、表示装置に映し出され、記録装置に記録され画像処理装置に取り込まれる。 Image data measured is passed through the controller and displayed on the display device, it is recorded in a recording device incorporated in the image processing apparatus.

【0025】 [0025]

【実施例】(実施例1)原料にヘキサメチルジシロキサンと酸素を用いプラズマを発生させヘキサメチルジシロキサンの流量を変化させたときの777nmのプラズマ分布を計測した。 EXAMPLES was measured plasma distribution 777nm when changing the flow rate of (Example 1) raw material to generate a plasma with hexamethyldisiloxane and oxygen hexamethyldisiloxane. この時のバンドパスフィルターの波長は777nmを使用しカメラには露光時間が調整可能なCCDカメラを使用した。 Wavelength of the bandpass filter when the exposure time for a camera using a 777nm was used adjustable CCD camera.

【0026】結果を図2に示す。 [0026] The results are shown in Figure 2. この画像はパーソナルコンピュータに取り込んだ画像データを画像処理ソフト(adobe社製PhotoShop)を使用し輪郭抽出と画像強調処理を行ったものである。 The images were subjected to outline extraction and image enhancement processing using an image processing software (adobe Inc. PhotoShop) the captured image data to the personal computer. これによりプラズマ中の777nmの波長帯の発光分布を把握することができた。 It was thus possible to grasp the light emission distribution of the wavelength range of 777nm in the plasma. そしてヘキサメチルジシロキサンと酸素の混合比を変えていくことで発光分布も変化していく様子が確認できた。 The manner in going emission distribution also changes by going to change the mixing ratio of hexamethyldisiloxane and oxygen was confirmed.

【0027】(実施例2)原料にヘキサメチルジシロキサンと酸素を用いプラズマを発生させヘキサメチルジシロキサンの流量を変化させたときの656nm(Hα) [0027] 656nm (Example 2) raw material when changing the flow rate of hexamethyldisiloxane to generate plasma with hexamethyldisiloxane and oxygen (H-alpha)
のプラズマ分布を計測した。 The plasma distribution was measured. この時のバンドパスフィルターの波長は656nmを使用しカメラには露光時間が調整可能なCCDカメラを使用した。 Wavelength of the bandpass filter when the exposure time for a camera using a 656nm was used adjustable CCD camera.

【0028】結果を図3に示す。 [0028] The results are shown in Figure 3. この画像はパーソナルコンピュータに取り込んだ画像データを画像処理ソフト(adobe社製PhotoShop)を使用し輪郭抽出と画像強調処理を行ったものである。 The images were subjected to outline extraction and image enhancement processing using an image processing software (adobe Inc. PhotoShop) the captured image data to the personal computer. これによりプラズマ中の656nmの波長帯の発光分布を把握することができた。 It was thus possible to grasp the light emission distribution of the wavelength range of 656nm in the plasma. そしてヘキサメチルジシロキサンと酸素の混合比を変えていくことで発光分布も変化していく様子が確認できた。 The manner in going emission distribution also changes by going to change the mixing ratio of hexamethyldisiloxane and oxygen was confirmed. さらに777nmの波長帯と656nmの波長帯のプラズマ中の発光分布は異なっていることが確認できた。 Furthermore, the light-emitting distribution in the plasma of the wavelength band of the wavelength band and 656nm of 777nm was confirmed to be different.

【0029】 [0029]

【発明の効果】本発明によれば、プラズマの計測に特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品と撮影装置と画像処理装置の組み合わせを採用することにより単一箇所の計測ではなく、プラズマを構成する様々な波長のプラズマ中の分布を把握することが可能となる。 According to the present invention, rather than a measurement of a single point by adopting the combination of the possible optical system components passing only a specific wavelength band for measurement of the plasma capturing apparatus and the image processing apparatus , it is possible to grasp the distribution in the plasma of various wavelengths which constitute the plasma.

【0030】 [0030]

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の構成例を示す概略図である。 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the present invention.

【図2】画像の説明である。 Figure 2 is an image Description.

【図3】本発明の実施例1のヘキサメチルジシロキサンと酸素の比が1:25の結果である。 The ratio of hexamethyldisiloxane and oxygen in Example 1 of [3] The present invention is a result of 1:25.

【図4】本発明の実施例1のヘキサメチルジシロキサンと酸素の比が2:25の結果である。 Hexamethyldisiloxane and the ratio of oxygen in the first embodiment of the present invention; FIG is a result of 2:25.

【図5】本発明の実施例1のヘキサメチルジシロキサンと酸素の比が5:25の結果である。 [5] The ratio of hexamethyldisiloxane and oxygen in the first embodiment of the present invention is the result of 5:25.

【図6】本発明の実施例2のヘキサメチルジシロキサンと酸素の比が1:25の結果である。 Hexamethyldisiloxane and the ratio of oxygen in Example 2 of the invention; FIG is the result 1:25.

【図7】本発明の実施例2のヘキサメチルジシロキサンと酸素の比が2:25の結果である。 Hexamethyldisiloxane and the ratio of oxygen according to a second embodiment of the present invention; FIG is a result of 2:25.

【図8】本発明の実施例2のヘキサメチルジシロキサンと酸素の比が5:25の結果である。 Hexamethyldisiloxane and the ratio of oxygen according to a second embodiment of the invention; FIG is a result of 5:25.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11 − 真空容器 12 − プラズマ 13 − ガラス窓 14 − バンドパスフィルター 15 − CCDカメラ 16 − コントローラ 17 − 表示装置 18 − 記録装置 19 − 画像処理装置 21 − 陰極 22 − 陽極 23 − 計測画像の陰極位置 24 − 計測画像の陽極位置 11 - vacuum vessel 12 - Plasma 13 - glass window 14 - band-pass filter 15 - CCD camera 16 - controller 17 - display 18 - recording device 19 - an image processing device 21 - the cathode 22 - anode 23 - cathode position of the measurement image 24 - anode position of the measurement image

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】プラズマを特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品と撮影装置と画像処理装置の組み合わせで計測することを特徴とするプラズマ計測装置。 1. A plasma measuring apparatus, characterized by measuring a combination of the plasma and a capable optical components passing only a specific wavelength band imaging apparatus and the image processing apparatus.
  2. 【請求項2】プラズマを1種あるいは2種以上の特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品と撮影装置と画像処理装置により計測することを特徴とするプラズマ計測方法。 2. A plasma diagnostics method characterized by measuring the plasma and one or more capable optical components passing only a specific wavelength band imaging apparatus and the image processing apparatus.
  3. 【請求項3】特定波長帯のみを通過させることが可能な光学系部品がプラズマから放射される固有の発光波長と同波長帯から成ることを特徴とする請求項2記載の計測方法。 3. A measuring method according to claim 2, comprising the specific emission wavelength and the wavelength band optical system components which can pass only a specific wavelength band is emitted from the plasma.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007511869A (en) * 2003-10-17 2007-05-10 エプラEppra Its application to the plasma source and microlithography directed beam
JP2016024936A (en) * 2014-07-18 2016-02-08 株式会社Ihi環境エンジニアリング Plasma discharge state detecting device

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