JP2001203097A - プラズマ密度計測装置および方法並びにこれを利用したプラズマ処理装置および方法 - Google Patents
プラズマ密度計測装置および方法並びにこれを利用したプラズマ処理装置および方法Info
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- H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
- H05H1/0012—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry
- H05H1/0062—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry by using microwaves
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマの撹乱がなく、装置が大型になら
ず、製造装置に容易に搭載することができるようにす
る。 【解決手段】 円盤形の誘電体３で閉じた窓１３を有す
る真空容器４内にガスを導入し、該誘電体３を介して高
周波電力を投入することにより、該真空容器４内のガス
をプラズマ化する手段を有するプラズマ処理装置におけ
るプラズマ密度を計測対象とし、誘電体３中を伝播する
表面波１０の信号を検出する表面波検出アンテナ５と、
該表面波１０の信号を受けて電界強度に相当する信号強
度を測定することで電界強度分布を検出するオシロスコ
ープ８とを設け、該電界強度分布の検出によってプラズ
マ密度を計測する密度計測手段を備える。
ず、製造装置に容易に搭載することができるようにす
る。 【解決手段】 円盤形の誘電体３で閉じた窓１３を有す
る真空容器４内にガスを導入し、該誘電体３を介して高
周波電力を投入することにより、該真空容器４内のガス
をプラズマ化する手段を有するプラズマ処理装置におけ
るプラズマ密度を計測対象とし、誘電体３中を伝播する
表面波１０の信号を検出する表面波検出アンテナ５と、
該表面波１０の信号を受けて電界強度に相当する信号強
度を測定することで電界強度分布を検出するオシロスコ
ープ８とを設け、該電界強度分布の検出によってプラズ
マ密度を計測する密度計測手段を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体を介して高
周波電力を導入してプラズマを生成する装置における、
プラズマ密度の計測装置および方法に関するものであ
る。
周波電力を導入してプラズマを生成する装置における、
プラズマ密度の計測装置および方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ密度の計測方法は、プラ
ズマ中にプローブを挿入するものが主流であった。例え
ば、プラズマ工学の基礎（赤崎正則、村岡克紀、渡辺征
夫、蛯原健治共著、産業図書出版、ｐ．２０７）には、
ラングミュアプローブを用いたプラズマ密度および温度
の測定方法が記述されている。ラングミュアプローブを
用いたプラズマ密度測定装置の構成を図５に示す。図５
において、３０１は環状導波管、３０２はスロットアン
テナ、３０３は誘電体、３０４は誘電体３０３で閉じた
窓を有する真空容器、３０５はプラズマ、３０６はラン
グミュアプローブ、３０７は電流計、３０８は電源であ
る。ラングミュアプロ−ブ３０６では、プラズマ３０５
中に挿入したプローブに電圧を印加し、プローブに流入
するプラズマ３０５中の荷電粒子を電流として検出す
る。プローブ電流の電圧依存性カーブから、プラズマの
電子密度および電子温度等を求める事ができる。
ズマ中にプローブを挿入するものが主流であった。例え
ば、プラズマ工学の基礎（赤崎正則、村岡克紀、渡辺征
夫、蛯原健治共著、産業図書出版、ｐ．２０７）には、
ラングミュアプローブを用いたプラズマ密度および温度
の測定方法が記述されている。ラングミュアプローブを
用いたプラズマ密度測定装置の構成を図５に示す。図５
において、３０１は環状導波管、３０２はスロットアン
テナ、３０３は誘電体、３０４は誘電体３０３で閉じた
窓を有する真空容器、３０５はプラズマ、３０６はラン
グミュアプローブ、３０７は電流計、３０８は電源であ
る。ラングミュアプロ−ブ３０６では、プラズマ３０５
中に挿入したプローブに電圧を印加し、プローブに流入
するプラズマ３０５中の荷電粒子を電流として検出す
る。プローブ電流の電圧依存性カーブから、プラズマの
電子密度および電子温度等を求める事ができる。
【０００３】しかし、ラングミュアプローブ３０６は電
流を測定するためプローブ先端が金属製であることか
ら、腐食性ガスプラズマによるプローブのエッチングや
堆積性ガスプラズマによるプローブ表面ヘの絶縁膜の堆
積、処理室内への金属汚染の導入、プラズマ３０５の撹
乱などの問題点があった。
流を測定するためプローブ先端が金属製であることか
ら、腐食性ガスプラズマによるプローブのエッチングや
堆積性ガスプラズマによるプローブ表面ヘの絶縁膜の堆
積、処理室内への金属汚染の導入、プラズマ３０５の撹
乱などの問題点があった。
【０００４】上記問題点を解決するため、１９９８年秋
季第５９回応用物理学会学術講演会１５ｐ−Ｃ−１７で
は、汚染に強いプローブとして、プラズマ吸収プローブ
が提案されている。このプローブの構造および原理は以
下の通りである。まず、先端を閉じた誘電体管をプラズ
マ中に挿入し、誘電体管内には同軸ケーブルを挿入す
る。同軸ケーブルに高周波を印加し、その周波数を変化
させると、プラズマ密度に対応した周波数で、誘電体と
プラズマ界面に表面波プラズマが発生し、高周波パワー
の吸収が起こる。この吸収が起こる周波数を測定する事
で、プラズマ密度を算出することができる。プラズマ密
度ｎe と吸収周波数ｆswとの関係は、以下の式で表され
る。
季第５９回応用物理学会学術講演会１５ｐ−Ｃ−１７で
は、汚染に強いプローブとして、プラズマ吸収プローブ
が提案されている。このプローブの構造および原理は以
下の通りである。まず、先端を閉じた誘電体管をプラズ
マ中に挿入し、誘電体管内には同軸ケーブルを挿入す
る。同軸ケーブルに高周波を印加し、その周波数を変化
させると、プラズマ密度に対応した周波数で、誘電体と
プラズマ界面に表面波プラズマが発生し、高周波パワー
の吸収が起こる。この吸収が起こる周波数を測定する事
で、プラズマ密度を算出することができる。プラズマ密
度ｎe と吸収周波数ｆswとの関係は、以下の式で表され
る。
【０００５】
【数１】 プラズマ吸収プローブでは、ラングミュアプローブの持
つ問題点のうち、腐食性ガスプラズマによるプローブの
エッチングや堆積性ガスプラズマによるプローブ表面へ
の絶縁膜の堆積、の２点の影響は大幅に改善され、また
処理室内への金属汚染の導入は全くなくなる。しかし、
プラズマの撹乱の問題は依然未解決である。特に製造装
置に使用されるプラズマのプローブ挿入（ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ）モニタリングを行う場合には、プローブの挿入は、
処理の均一性の悪化につながるため、実質的に不可能と
なる。そこで、非接触でプラズマ状態をモニタリングす
る手法が幾つか提案されている。
つ問題点のうち、腐食性ガスプラズマによるプローブの
エッチングや堆積性ガスプラズマによるプローブ表面へ
の絶縁膜の堆積、の２点の影響は大幅に改善され、また
処理室内への金属汚染の導入は全くなくなる。しかし、
プラズマの撹乱の問題は依然未解決である。特に製造装
置に使用されるプラズマのプローブ挿入（ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ）モニタリングを行う場合には、プローブの挿入は、
処理の均一性の悪化につながるため、実質的に不可能と
なる。そこで、非接触でプラズマ状態をモニタリングす
る手法が幾つか提案されている。
【０００６】非接触型プラズマ密度測定方法として、特
開平４−２５６８４５号公報には、マイクロ波干渉型の
プラズマ密度計測方法が記載されている。本方法は、プ
ラズマ中を伝播するマイクロ波が、大気中を伝播するマ
イクロ波と比較して位相がずれることを利用したもので
ある。プラズマ中を通過した電磁波の位相差ΔΦはプラ
ズマ密度ｎe と以下の関係にある。
開平４−２５６８４５号公報には、マイクロ波干渉型の
プラズマ密度計測方法が記載されている。本方法は、プ
ラズマ中を伝播するマイクロ波が、大気中を伝播するマ
イクロ波と比較して位相がずれることを利用したもので
ある。プラズマ中を通過した電磁波の位相差ΔΦはプラ
ズマ密度ｎe と以下の関係にある。
【０００７】
【数２】 ここで、１は通過するプラズマの長さ、ｃは光速、ω0
は真空中の電磁波の波長、ｅは電化素量、ε0 は真空中
の誘電率である。
は真空中の電磁波の波長、ｅは電化素量、ε0 は真空中
の誘電率である。
【０００８】この方法では、発生させたマイクロ波を二
つの行路に分割し、一方の行路はプラズマ中を通過させ
た後、再び一つにまとめ干渉させる。プラズマ中を伝播
するマイクロ波はその誘電率に応じて位相が変化するた
め、大気中を伝播したマイクロ波と干渉させ、その波形
を解析することにより、プラズマ中での位相の変化から
プラズマの誘電率が求まり、結果としてプラズマ密度が
得られる。また、類似の手法として、レーザの干渉を用
いた方法が、特開平６−１２８７６４号公報に開示され
ている。
つの行路に分割し、一方の行路はプラズマ中を通過させ
た後、再び一つにまとめ干渉させる。プラズマ中を伝播
するマイクロ波はその誘電率に応じて位相が変化するた
め、大気中を伝播したマイクロ波と干渉させ、その波形
を解析することにより、プラズマ中での位相の変化から
プラズマの誘電率が求まり、結果としてプラズマ密度が
得られる。また、類似の手法として、レーザの干渉を用
いた方法が、特開平６−１２８７６４号公報に開示され
ている。
【０００９】上記手法は完全に非接触でありプラズマの
撹乱は全くない。しかし、計測装置が非常に大きくな
り、またチャンバの対向する位置に窓を設ける必要があ
るなどの制約もあり、更にマイクロ波の行路の調整が難
しいため、製造装置への搭載は非常に困難である。
撹乱は全くない。しかし、計測装置が非常に大きくな
り、またチャンバの対向する位置に窓を設ける必要があ
るなどの制約もあり、更にマイクロ波の行路の調整が難
しいため、製造装置への搭載は非常に困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、プローブ
を用いたプラズマ密度測定方法では、プラズマの撹乱の
問題を避ける事ができなかった。また、マイクロ波干渉
を用いたプラズマ密度計測方法では、プラズマに非接触
であるため撹乱の問題は回避されるが、計測装置が大き
くなる等の問題があるため、製造装置への搭載は困難で
あった。
を用いたプラズマ密度測定方法では、プラズマの撹乱の
問題を避ける事ができなかった。また、マイクロ波干渉
を用いたプラズマ密度計測方法では、プラズマに非接触
であるため撹乱の問題は回避されるが、計測装置が大き
くなる等の問題があるため、製造装置への搭載は困難で
あった。
【００１１】上記従来の問題にかんがみ、本発明は、プ
ラズマの撹乱がなく、装置が大型にならず、製造装置に
容易に搭載することができるプラズマ密度計測装置およ
びプラズマ密度計測方法並びにこれを利用したプラズマ
処理装置および方法を提供することを目的としている。
ラズマの撹乱がなく、装置が大型にならず、製造装置に
容易に搭載することができるプラズマ密度計測装置およ
びプラズマ密度計測方法並びにこれを利用したプラズマ
処理装置および方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、プラズマ密度測定方法において、誘電体
とプラズマの界面に発生する表面波を利用してプラズマ
密度、ないし該プラズマ密度の相対変化を計測すること
を特徴とするか、または誘電体から高周波電力を投入し
てガスをプラズマ化するに際して、該誘電体中を伝播す
る表面波の電界強度分布を検出することによりプラズマ
密度、ないし該プラズマ密度の相対変化を計測すること
を特徴とする。
に、本発明は、プラズマ密度測定方法において、誘電体
とプラズマの界面に発生する表面波を利用してプラズマ
密度、ないし該プラズマ密度の相対変化を計測すること
を特徴とするか、または誘電体から高周波電力を投入し
てガスをプラズマ化するに際して、該誘電体中を伝播す
る表面波の電界強度分布を検出することによりプラズマ
密度、ないし該プラズマ密度の相対変化を計測すること
を特徴とする。
【００１３】また、本発明は、プラズマ密度計測装置に
おいて、誘電体で閉じた窓を有する容器内にガスを導入
し、該誘電体を介して高周波電力を投入することによ
り、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有するプラ
ズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象とし、該
誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出するこ
とによりプラズマ密度を計測する密度計測手段を備える
こと、またはプラズマ密度の相対変化を計測する密度相
対変化計測手段を備えることを特徴としてもよい。
おいて、誘電体で閉じた窓を有する容器内にガスを導入
し、該誘電体を介して高周波電力を投入することによ
り、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有するプラ
ズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象とし、該
誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出するこ
とによりプラズマ密度を計測する密度計測手段を備える
こと、またはプラズマ密度の相対変化を計測する密度相
対変化計測手段を備えることを特徴としてもよい。
【００１４】また、本発明は、プラズマ密度計測方法に
おいて、誘電体で閉じた窓を有する容器内にガスを導入
し、該誘電体を介して高周波電力を投入することによ
り、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有するプラ
ズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象とし、該
誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出するこ
とによりプラズマ密度を計測すること、またはプラズマ
密度の相対変化を計測することを特徴としてもよい。
おいて、誘電体で閉じた窓を有する容器内にガスを導入
し、該誘電体を介して高周波電力を投入することによ
り、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有するプラ
ズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象とし、該
誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出するこ
とによりプラズマ密度を計測すること、またはプラズマ
密度の相対変化を計測することを特徴としてもよい。
【００１５】また、本発明は、プラズマ処理装置におい
て、誘電体窓を有する容器内にガスを導入し、該誘電体
窓を介して高周波電力を投入することにより、該容器内
のガスをプラズマ化する手段を有する装置におけるプラ
ズマ密度を計測対象とし、該誘電体中を伝播する表面波
の電界強度分布を計測する手段と、該計測手段により得
られた結果を処理条件にフィードバックする手段を有す
ることを特徴とする。また、本発明はプラズマ処理方法
において、誘電体窓を有する容器内にガスを導入し、該
誘電体窓を介して高周波電力を投入することにより、該
容器内のガスをプラズマ化する手段を有する装置におい
て、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出
することによりプラズマ密度またはその相対変化を計測
し、処理条件にフィードバックすることを特徴とする。
て、誘電体窓を有する容器内にガスを導入し、該誘電体
窓を介して高周波電力を投入することにより、該容器内
のガスをプラズマ化する手段を有する装置におけるプラ
ズマ密度を計測対象とし、該誘電体中を伝播する表面波
の電界強度分布を計測する手段と、該計測手段により得
られた結果を処理条件にフィードバックする手段を有す
ることを特徴とする。また、本発明はプラズマ処理方法
において、誘電体窓を有する容器内にガスを導入し、該
誘電体窓を介して高周波電力を投入することにより、該
容器内のガスをプラズマ化する手段を有する装置におい
て、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出
することによりプラズマ密度またはその相対変化を計測
し、処理条件にフィードバックすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態および作用】本発明の発明者は、従
来のプラズマ密度測定装置および方法における上述した
問題点を解決し、上記目的を達成すべく鋭意努力した結
果、誘電体で閉じた窓を有する真空容器内へ該誘電体を
介して高周波を導入し、プラズマを生成するプラズマ処
理装置においては、誘電体の内部を伝播する表面波の電
界強度分布を検出する事により、プラズマ密度およびそ
の相対的変動の測定が可能であるという知見を得た。
来のプラズマ密度測定装置および方法における上述した
問題点を解決し、上記目的を達成すべく鋭意努力した結
果、誘電体で閉じた窓を有する真空容器内へ該誘電体を
介して高周波を導入し、プラズマを生成するプラズマ処
理装置においては、誘電体の内部を伝播する表面波の電
界強度分布を検出する事により、プラズマ密度およびそ
の相対的変動の測定が可能であるという知見を得た。
【００１７】本発明に係るプラズマ密度計測装置および
方法の実施の形態について、図１を用いて説明する。図
１は、本発明の実施の形態に係る表面波干渉型プラズマ
処理装置を模式的に示している断面図である。図におい
て、１は環状導波管、２はスロットアンテナ、３は円盤
形の誘電体、４は真空容器、５は表面波検出アンテナ、
６は同軸ケーブル、７は電圧減衰器、８はオシロスコー
プ、９はプラズマ、１０は誘電体中の表面波、１１はプ
ラズマ中の表面波を示している。
方法の実施の形態について、図１を用いて説明する。図
１は、本発明の実施の形態に係る表面波干渉型プラズマ
処理装置を模式的に示している断面図である。図におい
て、１は環状導波管、２はスロットアンテナ、３は円盤
形の誘電体、４は真空容器、５は表面波検出アンテナ、
６は同軸ケーブル、７は電圧減衰器、８はオシロスコー
プ、９はプラズマ、１０は誘電体中の表面波、１１はプ
ラズマ中の表面波を示している。
【００１８】真空容器４は、誘電体３で閉じられた窓１
３と、該窓１３の周囲の平らな環状座面１４と、該環状
座面１４を囲む環状凸壁１５とを有し、該窓１３の周囲
に設けた環状溝にＯリング１６が嵌入され、Ｏリング１
６に誘電体３の内面が当接して外部に対し内部がシール
されている。また、真空容器４は、環状凸壁１５の内周
面と誘電体３の外周面との間に空隙があり、この空隙に
同軸ケーブル６の先端が導入されている。
３と、該窓１３の周囲の平らな環状座面１４と、該環状
座面１４を囲む環状凸壁１５とを有し、該窓１３の周囲
に設けた環状溝にＯリング１６が嵌入され、Ｏリング１
６に誘電体３の内面が当接して外部に対し内部がシール
されている。また、真空容器４は、環状凸壁１５の内周
面と誘電体３の外周面との間に空隙があり、この空隙に
同軸ケーブル６の先端が導入されている。
【００１９】まず、真空容器４は、不図示のターボ分子
ポンプにより内部が排気された後、その内部にガスが導
入され、不図示の可変コンダクタンスバルブを調整し
て、所定の圧力に設定される。次に、誘電体３の表面側
に同心配置した環状導波管１の下部に開口されたスロッ
トアンテナ２より、誘電体３を介して、真空容器４内に
２．４５ＧＨｚマイクロ波１８が放射される。真空容器
４中にプラズマ９が発生すると、一定の条件下において
は、誘電体３とプラズマ９の界面に表面波１０，１１が
発生し、界面に沿って伝播する。表面波１０は誘電体３
中に存在し、表面波１１はプラズマ９中に存在してお
り、両表面波１０，１１はその界面で連続する電磁波で
ある。
ポンプにより内部が排気された後、その内部にガスが導
入され、不図示の可変コンダクタンスバルブを調整し
て、所定の圧力に設定される。次に、誘電体３の表面側
に同心配置した環状導波管１の下部に開口されたスロッ
トアンテナ２より、誘電体３を介して、真空容器４内に
２．４５ＧＨｚマイクロ波１８が放射される。真空容器
４中にプラズマ９が発生すると、一定の条件下において
は、誘電体３とプラズマ９の界面に表面波１０，１１が
発生し、界面に沿って伝播する。表面波１０は誘電体３
中に存在し、表面波１１はプラズマ９中に存在してお
り、両表面波１０，１１はその界面で連続する電磁波で
ある。
【００２０】また、界面から垂直方向に離れるに従っ
て、両表面波１０，１１の強度は急激に減衰する。即
ち、誘電体３内の表面波１０は、プラズマ９側の誘電体
３表面に局在し、誘電体３の端を節とした定在波を形成
している。
て、両表面波１０，１１の強度は急激に減衰する。即
ち、誘電体３内の表面波１０は、プラズマ９側の誘電体
３表面に局在し、誘電体３の端を節とした定在波を形成
している。
【００２１】この表面波１０の信号を、誘電体３の表面
に設置した表面波検出アンテナ５により検出する。表面
波検出アンテナ５の詳細図を図２および図３に示す。図
２および図３において、図１と同一部分に同一符号をつ
けて示してあり、２１は信号引出しケーブルである。表
面波検出アンテナ５は、図に示すように、径方向および
周方向にそれぞれ複数個設置する。複数個の表面波検出
アンテナ５を一つの基板上にアセンブリ化すると、取扱
いが容易となり、更に好ましい。表面波検出アンテナ５
の形状は、平板型、ループ型などが考えられるが、表面
波信号を検出できる形状であれば、いかなる形状でも良
い。信号は、表面波検出アンテナ５から同軸ケーブル６
を介して装置外に引出され、オシロスコープ８を用いて
その信号強度が測定される。また、オシロスコープの代
りに、例えばピーク値整流電圧計のような、高周波のピ
ーク電圧検出回路を用いても同様の効果を得ることがで
きる。表面波信号の強度が大きい場合には、必要に応じ
て電圧減衰器７を設置する。複数の各アンテナ５から得
られた信号強度が、該アンテナ５の位置での表面波１０
の電界強度に相当する。次に、複数のアンテナ５から得
られた信号を元に、表面波１０の、径方向および周方向
の波長が計算される。この計算で得られた波長より、表
面波１０の定在波の径方向および周方向の腹の数を求め
ることができる。
に設置した表面波検出アンテナ５により検出する。表面
波検出アンテナ５の詳細図を図２および図３に示す。図
２および図３において、図１と同一部分に同一符号をつ
けて示してあり、２１は信号引出しケーブルである。表
面波検出アンテナ５は、図に示すように、径方向および
周方向にそれぞれ複数個設置する。複数個の表面波検出
アンテナ５を一つの基板上にアセンブリ化すると、取扱
いが容易となり、更に好ましい。表面波検出アンテナ５
の形状は、平板型、ループ型などが考えられるが、表面
波信号を検出できる形状であれば、いかなる形状でも良
い。信号は、表面波検出アンテナ５から同軸ケーブル６
を介して装置外に引出され、オシロスコープ８を用いて
その信号強度が測定される。また、オシロスコープの代
りに、例えばピーク値整流電圧計のような、高周波のピ
ーク電圧検出回路を用いても同様の効果を得ることがで
きる。表面波信号の強度が大きい場合には、必要に応じ
て電圧減衰器７を設置する。複数の各アンテナ５から得
られた信号強度が、該アンテナ５の位置での表面波１０
の電界強度に相当する。次に、複数のアンテナ５から得
られた信号を元に、表面波１０の、径方向および周方向
の波長が計算される。この計算で得られた波長より、表
面波１０の定在波の径方向および周方向の腹の数を求め
ることができる。
【００２２】誘電体が円盤形状であり、中央に単一のス
ロットアンテナを設置した場合の表面波プラズマに関し
ては、参考文献（Surface Wave Eigenmodes in a Fini
te Area Plane Microwave Plasma I.Ghanashev, M.Na
gatsu and H.Sugai JJAPVol.36(1997) ｐ．337 ）に理
論的な考察がなされており、ＴＭ波に対して以下のよう
に求められる。
ロットアンテナを設置した場合の表面波プラズマに関し
ては、参考文献（Surface Wave Eigenmodes in a Fini
te Area Plane Microwave Plasma I.Ghanashev, M.Na
gatsu and H.Sugai JJAPVol.36(1997) ｐ．337 ）に理
論的な考察がなされており、ＴＭ波に対して以下のよう
に求められる。
【００２３】
【数３】 ここで、ｎe は電子密度、ε0は真空中の誘電率、ｍe
は電子の質量、εd は誘電体の比誘電率、ｅは電子の電
荷、ｃは光速、ｄは誘電体の厚さ、κは表面波の波数、
γd は誘電体中での電磁波の減衰係数である。また、表
面波の周波数ｆ sw＝ωsw／２πは、入射する高周波の周
波数と同じであり、本例の場合は２．４５ＧＨｚであ
る。κは、ｍ次Bessel関数のｎ乗根ｊmnと誘電体の半径
Ｒを用いて、以下の様に記述される。 κmn＝ｊmn／Ｒ ｍ，ｎは表面波のモードを表しており、表面波の径方向
と周方向の定在波の腹の数に一致している。また、減衰
係数γd は、以下の様に与えられる。
は電子の質量、εd は誘電体の比誘電率、ｅは電子の電
荷、ｃは光速、ｄは誘電体の厚さ、κは表面波の波数、
γd は誘電体中での電磁波の減衰係数である。また、表
面波の周波数ｆ sw＝ωsw／２πは、入射する高周波の周
波数と同じであり、本例の場合は２．４５ＧＨｚであ
る。κは、ｍ次Bessel関数のｎ乗根ｊmnと誘電体の半径
Ｒを用いて、以下の様に記述される。 κmn＝ｊmn／Ｒ ｍ，ｎは表面波のモードを表しており、表面波の径方向
と周方向の定在波の腹の数に一致している。また、減衰
係数γd は、以下の様に与えられる。
【００２４】
【数４】 以上に示した様に、表面波のモードと電子密度に相関関
係があるため、誘電体３中を伝播する表面波１０の径方
向と周方向の波長を測定し、表面波１０のモードを決定
することにより、誘電体３の表面で生成されているプラ
ズマ９の密度を、非接触で且つリアルタイムでモニタリ
ングすることが可能となる。
係があるため、誘電体３中を伝播する表面波１０の径方
向と周方向の波長を測定し、表面波１０のモードを決定
することにより、誘電体３の表面で生成されているプラ
ズマ９の密度を、非接触で且つリアルタイムでモニタリ
ングすることが可能となる。
【００２５】前記理論は単一モードの表面波のみが励起
される理想的な場合に適用可能な理論であるが、実際の
プラズマ源では、複数のモードが重なった表面波が励起
されており、単一モードの線形的な重ね合せでは説明す
ることができない。そこで、現実的には、シミュレーシ
ョンより得られた電界分布と実際の電界分布を比較し
て、プラズマ密度を求める必要がある。即ち、表面波電
界分布に影響する各パラメータ（窓の径・誘電率，スロ
ットの位置・形状など）を実用条件に固定してプラズマ
の誘電率を変化させたシミュレーションを予め行って置
いて、誘電体の端に現れる電界分布をモニタし、測定さ
れた分布に合うシミュレーション結果から電子密度を求
めるという手法である。シミュレーションより得られた
電子密度と電界強度の相関のデータベースを用いて、測
定した電界強度から即座に電子密度を求めることが可能
となる。
される理想的な場合に適用可能な理論であるが、実際の
プラズマ源では、複数のモードが重なった表面波が励起
されており、単一モードの線形的な重ね合せでは説明す
ることができない。そこで、現実的には、シミュレーシ
ョンより得られた電界分布と実際の電界分布を比較し
て、プラズマ密度を求める必要がある。即ち、表面波電
界分布に影響する各パラメータ（窓の径・誘電率，スロ
ットの位置・形状など）を実用条件に固定してプラズマ
の誘電率を変化させたシミュレーションを予め行って置
いて、誘電体の端に現れる電界分布をモニタし、測定さ
れた分布に合うシミュレーション結果から電子密度を求
めるという手法である。シミュレーションより得られた
電子密度と電界強度の相関のデータベースを用いて、測
定した電界強度から即座に電子密度を求めることが可能
となる。
【００２６】以上の様に、放電条件を固定してシミュレ
ーションを行い、電子密度と表面波電界強度の相関が求
められれば、電子密度を正確に決定することができる。
しかし、実際の装置においては、誘電体の削れや真空容
器内への膜の堆積等により放電条件が徐々に変動し、当
初求めた電子密度と電界強度の相関関係が徐々にずれて
くるため、電子密度の絶対値を長期間に渡って正確に求
めることは困難である。そこで実際には、電界強度を常
時モニタリングし、その経時変化から電子密度の相対的
変動を捕らえる事になる。例えば誘電体がエッチングさ
れ、徐々にその厚さが薄くなった場合、導入する高周波
電力の損失が減るため、プラズマ密度は上昇する。この
変動は、表面波電界強度の増加として捕らえることがで
きる。また、局所的に膜が堆積してプラズマ密度の低下
が発生した場合、プラズマ密度が低下した方向の表面波
電界強度も低下する。そこで、周方向に複数個のアンテ
ナを設置し、その電界強度をモニタリングすることで、
均一性異常を検出することが可能となる。上記の計測を
実施する際の表面波検出アンテナの配置の一例を底面図
である図４に示す。図において、２は上面に位置するス
ロットアンテナ、３は誘電体、５は表面波検出アンテナ
である。図では、スロットアンテナ２から３０°回転し
た位置に表面波検出アンテナ５が設置されているが、表
面波電界強度が最も強い位置での測定を行えば、最も高
い感度で変動を検出することができる。電界強度の強い
位置は、プラズマ９の発光パターン観察またはシミュレ
ーションにより求めることができる。
ーションを行い、電子密度と表面波電界強度の相関が求
められれば、電子密度を正確に決定することができる。
しかし、実際の装置においては、誘電体の削れや真空容
器内への膜の堆積等により放電条件が徐々に変動し、当
初求めた電子密度と電界強度の相関関係が徐々にずれて
くるため、電子密度の絶対値を長期間に渡って正確に求
めることは困難である。そこで実際には、電界強度を常
時モニタリングし、その経時変化から電子密度の相対的
変動を捕らえる事になる。例えば誘電体がエッチングさ
れ、徐々にその厚さが薄くなった場合、導入する高周波
電力の損失が減るため、プラズマ密度は上昇する。この
変動は、表面波電界強度の増加として捕らえることがで
きる。また、局所的に膜が堆積してプラズマ密度の低下
が発生した場合、プラズマ密度が低下した方向の表面波
電界強度も低下する。そこで、周方向に複数個のアンテ
ナを設置し、その電界強度をモニタリングすることで、
均一性異常を検出することが可能となる。上記の計測を
実施する際の表面波検出アンテナの配置の一例を底面図
である図４に示す。図において、２は上面に位置するス
ロットアンテナ、３は誘電体、５は表面波検出アンテナ
である。図では、スロットアンテナ２から３０°回転し
た位置に表面波検出アンテナ５が設置されているが、表
面波電界強度が最も強い位置での測定を行えば、最も高
い感度で変動を検出することができる。電界強度の強い
位置は、プラズマ９の発光パターン観察またはシミュレ
ーションにより求めることができる。
【００２７】本発明の実施の形態に係る計測装置は、基
本的には誘電体３に設置した表面波検出用アンテナ５と
信号引出し用の同軸ケーブル６、および市販のオシロス
コープ８で構成され、その装置構成が非常に簡単である
ことから、放電原理が誘電体３を介して高周波を導入す
る形式であり、誘電体とプラズマ界面に表面波が励起さ
れているものであれば、いかなる構造のプラズマ源であ
っても容易に適用できるという特徴を持つ。
本的には誘電体３に設置した表面波検出用アンテナ５と
信号引出し用の同軸ケーブル６、および市販のオシロス
コープ８で構成され、その装置構成が非常に簡単である
ことから、放電原理が誘電体３を介して高周波を導入す
る形式であり、誘電体とプラズマ界面に表面波が励起さ
れているものであれば、いかなる構造のプラズマ源であ
っても容易に適用できるという特徴を持つ。
【００２８】更に、本計測装置を用いて計測されたプラ
ズマ密度の相対変動や面内分布を、プロセス条件にフィ
ードバックすることにより、エッチング速度の経時変化
や面内分布の変動を高い精度で一定に保つことが可能で
ある。
ズマ密度の相対変動や面内分布を、プロセス条件にフィ
ードバックすることにより、エッチング速度の経時変化
や面内分布の変動を高い精度で一定に保つことが可能で
ある。
【００２９】プラズマ密度の経時変化を計測してプロセ
ス条件にフィードバックするための装置構成の一例を、
図６に示す。図において、６０１は真空容器、６０２は
プラズマ、６０３は誘電体窓、６０４は環状導波管、６
０５は導波管、６０６は整合器、６０７はマイクロ波発
振器、６０８は表面波検出アンテナ、６０９は電圧減衰
器、６１０はピーク電圧検出回路、６１１はマイクロ波
発振器制御部を示している。放電中のプラズマ密度は、
誘電体表面の表面波信号として表面波検出アンテナ６０
８により検出され、信号のピーク強度に比例した電圧値
として、ピーク電圧検出回路６１０から出力される。交
流信号である表面波信号のピーク電圧を検出する回路と
しては、オシロスコープを用いなくても、例えば簡便な
ピーク値整流型電圧計を用いる事により、ピーク強度に
比例した電圧の出力を得ることができるが、これ以外に
も、高周波のピーク電圧を検出する回路であれば、どの
ような回路でも構わない。マイクロ波発振器制御部６１
１では、複数のアンテナの信号強度の分布をシミュレー
ション結果と比較することにより、プラズマ密度が求め
られ、密度の設定値と比較される。密度が低い場合に
は、マイクロ波パワーを増加させ、密度が高い場合に
は、マイクロ波パワーを減少させる方向で制御を行う。
ス条件にフィードバックするための装置構成の一例を、
図６に示す。図において、６０１は真空容器、６０２は
プラズマ、６０３は誘電体窓、６０４は環状導波管、６
０５は導波管、６０６は整合器、６０７はマイクロ波発
振器、６０８は表面波検出アンテナ、６０９は電圧減衰
器、６１０はピーク電圧検出回路、６１１はマイクロ波
発振器制御部を示している。放電中のプラズマ密度は、
誘電体表面の表面波信号として表面波検出アンテナ６０
８により検出され、信号のピーク強度に比例した電圧値
として、ピーク電圧検出回路６１０から出力される。交
流信号である表面波信号のピーク電圧を検出する回路と
しては、オシロスコープを用いなくても、例えば簡便な
ピーク値整流型電圧計を用いる事により、ピーク強度に
比例した電圧の出力を得ることができるが、これ以外に
も、高周波のピーク電圧を検出する回路であれば、どの
ような回路でも構わない。マイクロ波発振器制御部６１
１では、複数のアンテナの信号強度の分布をシミュレー
ション結果と比較することにより、プラズマ密度が求め
られ、密度の設定値と比較される。密度が低い場合に
は、マイクロ波パワーを増加させ、密度が高い場合に
は、マイクロ波パワーを減少させる方向で制御を行う。
【００３０】プラズマ密度の面内分布を計測してプロセ
ス条件にフィードバックするための装置構成の一例を、
図７に示す。図において、７０１は真空容器、７０２は
プラズマ、７０３は誘電体窓、７０４は環状導波管、７
０５は導波管、７０６は整合器、７０７はマイクロ波発
振器、７０８は第一の表面波検出アンテナ、７０９は第
二の表面波検出アンテナ、７１０は第一の電圧減衰器、
７１１は第二の電圧減衰器、７１２はピーク電圧検出回
路、７１３はマイクロ波分配器制御部、７１４はマイク
ロ波分配器を示している。第一および第二の表面波検出
アンテナ７０８，７０９は、マイクロ波分配器７１４に
より２つに分岐した導波管が、環状導波管７０４に接続
された方向の誘電体窓７０３外周部に設置される。
ス条件にフィードバックするための装置構成の一例を、
図７に示す。図において、７０１は真空容器、７０２は
プラズマ、７０３は誘電体窓、７０４は環状導波管、７
０５は導波管、７０６は整合器、７０７はマイクロ波発
振器、７０８は第一の表面波検出アンテナ、７０９は第
二の表面波検出アンテナ、７１０は第一の電圧減衰器、
７１１は第二の電圧減衰器、７１２はピーク電圧検出回
路、７１３はマイクロ波分配器制御部、７１４はマイク
ロ波分配器を示している。第一および第二の表面波検出
アンテナ７０８，７０９は、マイクロ波分配器７１４に
より２つに分岐した導波管が、環状導波管７０４に接続
された方向の誘電体窓７０３外周部に設置される。
【００３１】放電中のプラズマ密度の分布は、誘電体窓
７０３表面の表面波信号の分布として第一の表面波検出
アンテナ７０８および第二の表面波検出アンテナ７０９
により検出され、信号のピーク強度に比例した電圧値と
して、ピーク電圧検出回路７１２から出力される。マイ
クロ波分配器制御部７１３では、第一の表面波検出アン
テナ７０８と第二の表面波検出アンテナ７０９の信号強
度を比較し、両方の信号強度が等しくなる様にマイクロ
波分配器７１４の調整を行う。図８は、マイクロ波分配
器７１４における分配比率調整方法を模式的に示したも
のであり、Ｈ分岐の中央に稼動分配板を設置したもので
ある。図において、８０１は導波管のＨ分岐、８０２は
稼動分配板、８０３はマイクロ波入口、８０４は第一の
マイクロ波出口、８０５は第二のマイクロ波出口であ
る。稼動分配板８０２を動かすことにより、導波管断面
積が大きくなった方向の導波管により多くのマイクロ波
電力が供給される。例えば、第一のマイクロ波出口８０
４側の表面波電界強度、即ちプラズマ密度が減少した時
は、稼動分配板８０２を第二のマイクロ波出口８０５側
に動かすことにより、第一のマイクロ波出口８０４側の
マイクロ波供給電力が増加する。その結果、第一のマイ
クロ波出口８０４側のプラズマ密度が上昇し、周方向に
均一なプラズマが実現される。本例では導波管の分岐が
２つの場合を例示したが、３つ以上に分岐して導入する
場合にも、同様の効果を得ることができる。
７０３表面の表面波信号の分布として第一の表面波検出
アンテナ７０８および第二の表面波検出アンテナ７０９
により検出され、信号のピーク強度に比例した電圧値と
して、ピーク電圧検出回路７１２から出力される。マイ
クロ波分配器制御部７１３では、第一の表面波検出アン
テナ７０８と第二の表面波検出アンテナ７０９の信号強
度を比較し、両方の信号強度が等しくなる様にマイクロ
波分配器７１４の調整を行う。図８は、マイクロ波分配
器７１４における分配比率調整方法を模式的に示したも
のであり、Ｈ分岐の中央に稼動分配板を設置したもので
ある。図において、８０１は導波管のＨ分岐、８０２は
稼動分配板、８０３はマイクロ波入口、８０４は第一の
マイクロ波出口、８０５は第二のマイクロ波出口であ
る。稼動分配板８０２を動かすことにより、導波管断面
積が大きくなった方向の導波管により多くのマイクロ波
電力が供給される。例えば、第一のマイクロ波出口８０
４側の表面波電界強度、即ちプラズマ密度が減少した時
は、稼動分配板８０２を第二のマイクロ波出口８０５側
に動かすことにより、第一のマイクロ波出口８０４側の
マイクロ波供給電力が増加する。その結果、第一のマイ
クロ波出口８０４側のプラズマ密度が上昇し、周方向に
均一なプラズマが実現される。本例では導波管の分岐が
２つの場合を例示したが、３つ以上に分岐して導入する
場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明に係るプラズマ密
度測定装置およびプラズマ密度測定方法をより具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定さ
れるものではない。
度測定装置およびプラズマ密度測定方法をより具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定さ
れるものではない。
【００３３】（実施例１）本発明の第１の実施例につい
て、表面波干渉型プラズマ処理装置におけるプラズマ密
度を測定対象とする場合を例として説明する。本実施例
に係る表面波プラズマ処理装置の構造は、図１に示した
ものと同様である。誘電体３は、直径２８０ｍｍ、厚さ
１４ｍｍの円盤形の石英を用いた。また、スロットアン
テナ２は、４５゜毎に８本のスロットを放射状に配置し
た形状のものを用いた。さらに、誘電体３の周辺部の大
気側（Ｏリング１６の外側）に、表面波検出アンテナ５
を設置し、ケーブル６を引出して１／１０００の電圧減
衰器７に接続し、更にその出力をオシロスコープ８へと
接続した。表面波検出アンテナ５は、誘電体３の半径１
３５ｍｍの位置で、周方向に５ｍｍ間隔で２０個設置し
た。
て、表面波干渉型プラズマ処理装置におけるプラズマ密
度を測定対象とする場合を例として説明する。本実施例
に係る表面波プラズマ処理装置の構造は、図１に示した
ものと同様である。誘電体３は、直径２８０ｍｍ、厚さ
１４ｍｍの円盤形の石英を用いた。また、スロットアン
テナ２は、４５゜毎に８本のスロットを放射状に配置し
た形状のものを用いた。さらに、誘電体３の周辺部の大
気側（Ｏリング１６の外側）に、表面波検出アンテナ５
を設置し、ケーブル６を引出して１／１０００の電圧減
衰器７に接続し、更にその出力をオシロスコープ８へと
接続した。表面波検出アンテナ５は、誘電体３の半径１
３５ｍｍの位置で、周方向に５ｍｍ間隔で２０個設置し
た。
【００３４】まず、不図示のターボ分子ポンプにより排
気された真空容器４内に２００ｓｃｃｍ（標準状態にお
ける体積ｃｍ3 ）のＡｒガスを導入し、不図示の可変コ
ンダクタンスバルブを調整して、圧力を１００Ｐａに設
定した。次に、不図示の２．４５ＧＨｚのマイクロ波電
源より１ｋＷのマイクロ波を発振させ、環状導波管１の
下部に開口されたスロットアンテナ２より、誘電体３を
介して、真空容器４内にマイクロ波１８を放射し、表面
波プラズマ９を発生させた。
気された真空容器４内に２００ｓｃｃｍ（標準状態にお
ける体積ｃｍ3 ）のＡｒガスを導入し、不図示の可変コ
ンダクタンスバルブを調整して、圧力を１００Ｐａに設
定した。次に、不図示の２．４５ＧＨｚのマイクロ波電
源より１ｋＷのマイクロ波を発振させ、環状導波管１の
下部に開口されたスロットアンテナ２より、誘電体３を
介して、真空容器４内にマイクロ波１８を放射し、表面
波プラズマ９を発生させた。
【００３５】次に、オシロスコープ８により、表面波信
号強度を測定した。周方向の電圧測定の結果、スロット
間に３つのピークが観測された。シミュレーション結果
と、上記電界強度分布パターンを比較したところ、電子
密度が１．８×１０12／ｃｍ3 の場合に最も良い一致を
見た。
号強度を測定した。周方向の電圧測定の結果、スロット
間に３つのピークが観測された。シミュレーション結果
と、上記電界強度分布パターンを比較したところ、電子
密度が１．８×１０12／ｃｍ3 の場合に最も良い一致を
見た。
【００３６】次に、真空容器４内にラングミュアプロー
ブを挿入し、誘電体３から１０ｍｍ離れた点でのプラズ
マ密度の計測を行った。その結果、６．０×１０11／ｃ
ｍ3のプラズマ密度が得られ、計算より求められた誘電
体３近傍でのプラズマ密度の数値を裏付ける結果が得ら
れた。
ブを挿入し、誘電体３から１０ｍｍ離れた点でのプラズ
マ密度の計測を行った。その結果、６．０×１０11／ｃ
ｍ3のプラズマ密度が得られ、計算より求められた誘電
体３近傍でのプラズマ密度の数値を裏付ける結果が得ら
れた。
【００３７】（実施例２）本発明の第２の実施例につい
て、表面波干渉型プラズマ処理装置におけるプラズマ密
度を測定対象とし、周方向のプラズマの均一性を測定し
た場合を例として説明する。本実施例に係る表面波プラ
ズマ処理装置の構造は、図１に示したものと同様であ
る。誘電体３は、直径２８０ｍｍ、厚さ１４ｍｍの円盤
形の石英を用いた。また、スロットアンテナ２は、６０
°毎に６本のスロットを放射状に配置した形状のものを
用いた。さらに、誘電体３の周辺部の大気側（Ｏリング
１６の外側）に、表面波検出アンテナ５を設置し、ケー
ブル６を引出して１／１０００の電圧減衰器７に接続
し、更にその出力をオシロスコープ８へと接続した。表
面波検出アンテナ５は、図４に示したのと同様に周方向
に６０°おきに６個、スロットアンテナ２より３０°回
転した位置に設置した。
て、表面波干渉型プラズマ処理装置におけるプラズマ密
度を測定対象とし、周方向のプラズマの均一性を測定し
た場合を例として説明する。本実施例に係る表面波プラ
ズマ処理装置の構造は、図１に示したものと同様であ
る。誘電体３は、直径２８０ｍｍ、厚さ１４ｍｍの円盤
形の石英を用いた。また、スロットアンテナ２は、６０
°毎に６本のスロットを放射状に配置した形状のものを
用いた。さらに、誘電体３の周辺部の大気側（Ｏリング
１６の外側）に、表面波検出アンテナ５を設置し、ケー
ブル６を引出して１／１０００の電圧減衰器７に接続
し、更にその出力をオシロスコープ８へと接続した。表
面波検出アンテナ５は、図４に示したのと同様に周方向
に６０°おきに６個、スロットアンテナ２より３０°回
転した位置に設置した。
【００３８】まず、不図示のターボ分子ポンプにより排
気された真空容器４内に２００ｓｃｃｍのＡｒガスを導
入し、不図示の可変コンダクタンスバルブを調整して、
圧力を１０Ｐａに設定した。次に、不図示の２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源より１ｋＷのマイクロ波を発振さ
せ、環状導波管１の下部に開口されたスロットアンテナ
２より、誘電体３を介して、真空容器４内にマイクロ波
１８を放射し、表面波プラズマ９を発生させた。表面波
プラズマ９の発光パターンを覗き窓から目視観察する
と、径方向には２個、周方向には１８個の発光強度の強
い部分が観察された。
気された真空容器４内に２００ｓｃｃｍのＡｒガスを導
入し、不図示の可変コンダクタンスバルブを調整して、
圧力を１０Ｐａに設定した。次に、不図示の２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源より１ｋＷのマイクロ波を発振さ
せ、環状導波管１の下部に開口されたスロットアンテナ
２より、誘電体３を介して、真空容器４内にマイクロ波
１８を放射し、表面波プラズマ９を発生させた。表面波
プラズマ９の発光パターンを覗き窓から目視観察する
と、径方向には２個、周方向には１８個の発光強度の強
い部分が観察された。
【００３９】次に、オシロスコープ８により、表面波信
号強度を測定した。周方向に等角度間隔にて設定した６
つの測定点の電圧測定値は、測定点１で１２２ｍＶ、測
定点２で１２４ｍＶ、測定点３で１２０ｍＶ、測定点４
で１１９ｍＶ、測定点５で１１４ｍＶ、測定点６で１２
０ｍＶであった。測定は、誘電体３の中心より１３５ｍ
ｍの位置で行った。この結果より、測定点２の位置で電
界強度が強く、測定点５の位置で電界強度が弱いという
結果が得られた。
号強度を測定した。周方向に等角度間隔にて設定した６
つの測定点の電圧測定値は、測定点１で１２２ｍＶ、測
定点２で１２４ｍＶ、測定点３で１２０ｍＶ、測定点４
で１１９ｍＶ、測定点５で１１４ｍＶ、測定点６で１２
０ｍＶであった。測定は、誘電体３の中心より１３５ｍ
ｍの位置で行った。この結果より、測定点２の位置で電
界強度が強く、測定点５の位置で電界強度が弱いという
結果が得られた。
【００４０】電界強度の均一性は、３．３％であった。
続いて、装置内に、８インチＳｉ基板上にフォトレジス
トを５０００Å塗布したウエハを設置し、同様のＡｒプ
ラズマを発生させて、Ａｒプラズマによるフォトレジス
トのエッチング速度の面内分布を測定した。その結果、
電界強度測定で強度の強かった測定点２の方向でエッチ
ング速度が高く、電界強度の低かった測定点５の方向で
エッチング速度が低かった。エッチング速度の面内均一
性は、２．６％という結果が得られた。
続いて、装置内に、８インチＳｉ基板上にフォトレジス
トを５０００Å塗布したウエハを設置し、同様のＡｒプ
ラズマを発生させて、Ａｒプラズマによるフォトレジス
トのエッチング速度の面内分布を測定した。その結果、
電界強度測定で強度の強かった測定点２の方向でエッチ
ング速度が高く、電界強度の低かった測定点５の方向で
エッチング速度が低かった。エッチング速度の面内均一
性は、２．６％という結果が得られた。
【００４１】以上の様に、エッチング速度の面内分布と
電界強度の分布とに強い相関があるため、電界強度分布
をモニタリングすることにより、エッチング後のウエハ
の膜厚測定を行わなくても、エッチング速度の均一性を
予測する事が可能となった。
電界強度の分布とに強い相関があるため、電界強度分布
をモニタリングすることにより、エッチング後のウエハ
の膜厚測定を行わなくても、エッチング速度の均一性を
予測する事が可能となった。
【００４２】（実施例３）本発明の第３の実施例につい
て、表面波干渉型プラズマ処理装置におけるプラズマ密
度を計測対象とし、プラズマ密度の経時変化を測定した
場合を例として説明する。本実施例に係る表面波プラズ
マ処理装置の構造は、図１に示したものと同様である。
誘電体３は、直径２８０ｍｍ、厚さ１４ｍｍの円盤形の
石英を用いた。また、スロットアンテナ２は、６０°毎
に６本のスロットを放射状に配置した形状のものを用い
た。さらに、誘電体３の周辺部の大気側（Ｏリング１６
の外側）に、表面波検出アンテナ５を設置し、ケーブル
６を引出して１／１０００の電圧減衰器７に接続し、更
にその出力をオシロスコープ８へと接続した。
て、表面波干渉型プラズマ処理装置におけるプラズマ密
度を計測対象とし、プラズマ密度の経時変化を測定した
場合を例として説明する。本実施例に係る表面波プラズ
マ処理装置の構造は、図１に示したものと同様である。
誘電体３は、直径２８０ｍｍ、厚さ１４ｍｍの円盤形の
石英を用いた。また、スロットアンテナ２は、６０°毎
に６本のスロットを放射状に配置した形状のものを用い
た。さらに、誘電体３の周辺部の大気側（Ｏリング１６
の外側）に、表面波検出アンテナ５を設置し、ケーブル
６を引出して１／１０００の電圧減衰器７に接続し、更
にその出力をオシロスコープ８へと接続した。
【００４３】まず、不図示のターボ分子ポンプにより排
気された真空容器４内に２００ｓｃｃｍのＡｒガスを導
入し、不図示の可変コンダクタンスバルブを調整して、
真空容器４内の圧力を１０Ｐａに設定した。次に、不図
示の２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１ｋＷのマイ
クロ波を発振させ、環状導波管１の下部に開口されたス
ロットアンテナ２より、誘電体３を介して、真空容器４
内にマイクロ波１８を放射し、表面波プラズマ９を発生
させた。表面波プラズマ９の発光パターンを覗き窓から
目視観察すると、径方向には２個、周方向には１８個の
発光強度が強い部分が観察された。
気された真空容器４内に２００ｓｃｃｍのＡｒガスを導
入し、不図示の可変コンダクタンスバルブを調整して、
真空容器４内の圧力を１０Ｐａに設定した。次に、不図
示の２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１ｋＷのマイ
クロ波を発振させ、環状導波管１の下部に開口されたス
ロットアンテナ２より、誘電体３を介して、真空容器４
内にマイクロ波１８を放射し、表面波プラズマ９を発生
させた。表面波プラズマ９の発光パターンを覗き窓から
目視観察すると、径方向には２個、周方向には１８個の
発光強度が強い部分が観察された。
【００４４】次に、オシロスコープ８により、表面波信
号強度を測定した。電圧測定値は１２０ｍＶであった。
測定は、誘電体３の中心より１３５ｍｍの位置で行っ
た。続いて、装置内に、８インチのＳｉ基板上にフォト
レジストを５０００Å塗布したウエハを設置し、同様の
Ａｒプラズマを発生させて、Ａｒプラズマによるフォト
レジストのエッチング速度を測定した。その結果、２０
０Å／分という値が得られた。次に、断続的に２００時
間のＡｒ放電を行った。放電中に表面波電界強度は徐々
に上昇し、２００時間経過後には、１２４ｍＶとなり、
当初より３．３％増加した。この時のフォトレジストの
エッチング速度は２１１Å／分であった。以上の様に、
エッチング速度と電界強度とに強い相関があるため、電
界強度をモニタリングすることにより、エッチング後の
ウエハの膜厚測定を行わなくても、エッチング速度の変
動を予測する事が可能となった。
号強度を測定した。電圧測定値は１２０ｍＶであった。
測定は、誘電体３の中心より１３５ｍｍの位置で行っ
た。続いて、装置内に、８インチのＳｉ基板上にフォト
レジストを５０００Å塗布したウエハを設置し、同様の
Ａｒプラズマを発生させて、Ａｒプラズマによるフォト
レジストのエッチング速度を測定した。その結果、２０
０Å／分という値が得られた。次に、断続的に２００時
間のＡｒ放電を行った。放電中に表面波電界強度は徐々
に上昇し、２００時間経過後には、１２４ｍＶとなり、
当初より３．３％増加した。この時のフォトレジストの
エッチング速度は２１１Å／分であった。以上の様に、
エッチング速度と電界強度とに強い相関があるため、電
界強度をモニタリングすることにより、エッチング後の
ウエハの膜厚測定を行わなくても、エッチング速度の変
動を予測する事が可能となった。
【００４５】（実施例４）本発明の第４の実施例とし
て、表面波干渉型プラズマ処理装置に適用し、プラズマ
密度の経時変化を測定してマイクロ波パワーにフィード
バックする装置を作成した例を示す。表面波プラズマ処
理装置の構造は、図６に示したものと同様である。誘電
体窓は、直径２８０ｍｍ、厚さ１４ｍｍの石英を用い
た。また、スロットアンテナは、６０°毎に６本のスロ
ットを放射状に配置した形状のものを用いた。さらに、
誘電体窓周辺部の大気側（ｏ−ｒｉｎｇの外側）に、表
面波検出アンテナを設置し、ケーブルを引出して１／１
０００の電圧減衰器を介してピーク電圧検出回路へと接
続し、更にその出力をマイクロ波発振器制御部に接続し
た。マイクロ波発振器制御部内にはＰＩＤ制御回路を組
込み、表面波信号強度が常に一定になる様にマイクロ波
出力を変化させた。
て、表面波干渉型プラズマ処理装置に適用し、プラズマ
密度の経時変化を測定してマイクロ波パワーにフィード
バックする装置を作成した例を示す。表面波プラズマ処
理装置の構造は、図６に示したものと同様である。誘電
体窓は、直径２８０ｍｍ、厚さ１４ｍｍの石英を用い
た。また、スロットアンテナは、６０°毎に６本のスロ
ットを放射状に配置した形状のものを用いた。さらに、
誘電体窓周辺部の大気側（ｏ−ｒｉｎｇの外側）に、表
面波検出アンテナを設置し、ケーブルを引出して１／１
０００の電圧減衰器を介してピーク電圧検出回路へと接
続し、更にその出力をマイクロ波発振器制御部に接続し
た。マイクロ波発振器制御部内にはＰＩＤ制御回路を組
込み、表面波信号強度が常に一定になる様にマイクロ波
出力を変化させた。
【００４６】まず、不図示のターボ分子ポンプにより排
気された真空容器内にＣ４Ｆ８／Ａｒガスを１５／１８
５ｓｃｃｍの流量で導入し、不図示の可変コンダクタン
スバルブを調整して、圧力を１０Ｐａに設定した。
気された真空容器内にＣ４Ｆ８／Ａｒガスを１５／１８
５ｓｃｃｍの流量で導入し、不図示の可変コンダクタン
スバルブを調整して、圧力を１０Ｐａに設定した。
【００４７】次に、不図示の２．４５ＧＨｚのマイクロ
波電源よりマイクロ波を発振させ、環状導波管下部に開
口されたスロットアンテナより、誘電体窓を介して、真
空容器内にマイクロ波を放射し、表面波プラズマを発生
させた。マイクロ波発振器は、表面波信号強度がｌ５０
ｍＶで一定になる様にその出力を制御した。実際の出力
値は１．４５ｋＷであった。表面波プラズマの発光パタ
ーンを覗き窓から目視観察すると、径方向には２個、周
方向には１８個の発光強度が強い部分が観察された。装
置内に、８インチＳｉ基板上にフォトレジストを５００
ｎｍ塗布したウエハを設置し、同様のＣ４Ｆ８／Ａｒプ
ラズマを発生させて、Ｃ４Ｆ８／Ａｒプラズマによるフ
ォトレジストのエッチング速度を測定した。その結果、
２０８ｎｍ／ｍｉｎという値が得られた。
波電源よりマイクロ波を発振させ、環状導波管下部に開
口されたスロットアンテナより、誘電体窓を介して、真
空容器内にマイクロ波を放射し、表面波プラズマを発生
させた。マイクロ波発振器は、表面波信号強度がｌ５０
ｍＶで一定になる様にその出力を制御した。実際の出力
値は１．４５ｋＷであった。表面波プラズマの発光パタ
ーンを覗き窓から目視観察すると、径方向には２個、周
方向には１８個の発光強度が強い部分が観察された。装
置内に、８インチＳｉ基板上にフォトレジストを５００
ｎｍ塗布したウエハを設置し、同様のＣ４Ｆ８／Ａｒプ
ラズマを発生させて、Ｃ４Ｆ８／Ａｒプラズマによるフ
ォトレジストのエッチング速度を測定した。その結果、
２０８ｎｍ／ｍｉｎという値が得られた。
【００４８】次に、断続的に２００時間のＣ４Ｆ８／Ａ
ｒ放電を行った。その間に、マイクロ波の出力値はｌ．
４５ｋＷからｌ．３７ｋＷへと徐々に減少したが、表面
波信号強度は１５０ｍＶで常に一定であった。２００時
間放電後に石英窓の表面を観察すると、約２ｍｍエッチ
ングされ板厚が減少していた。この状態でフォトレジス
トのエッチング速度を再度測定した所、２１０ｎｍ／ｍ
ｉｎであった。また、フィードバック制御を中止し、当
初のマイクロ波出力であるｌ．４５ｋＷを印加した所、
表面波信号強度は１６２ｍＶに上昇し、それに伴ってフ
ォトレジストのエッチング速度も２２８ｎｍ／ｍｉｎへ
と上昇した。以上の様に、表面波電界強度を常に一定に
保つ様にマイクロ波出力を調節することにより、エッチ
ング速度を常に一定に保つ事が可能となった。
ｒ放電を行った。その間に、マイクロ波の出力値はｌ．
４５ｋＷからｌ．３７ｋＷへと徐々に減少したが、表面
波信号強度は１５０ｍＶで常に一定であった。２００時
間放電後に石英窓の表面を観察すると、約２ｍｍエッチ
ングされ板厚が減少していた。この状態でフォトレジス
トのエッチング速度を再度測定した所、２１０ｎｍ／ｍ
ｉｎであった。また、フィードバック制御を中止し、当
初のマイクロ波出力であるｌ．４５ｋＷを印加した所、
表面波信号強度は１６２ｍＶに上昇し、それに伴ってフ
ォトレジストのエッチング速度も２２８ｎｍ／ｍｉｎへ
と上昇した。以上の様に、表面波電界強度を常に一定に
保つ様にマイクロ波出力を調節することにより、エッチ
ング速度を常に一定に保つ事が可能となった。
【００４９】（実施例５）本発明の第５の実施例とし
て、表面波干渉型プラズマ処理装置に適用し、プラズマ
密度の面内均一性を測定してマイクロ波分配器にフィー
ドバックする装置を作成した例を示す。表面波プラズマ
処理装置の構造は、図７に示したものと同様である。誘
電体窓は、直径２８０ｍｍ、厚さ約１４ｍｍの石英を用
いた。また、スロットアンテナは、６０°毎に６本のス
ロットを放射状に配置した形状のものを用いた。さら
に、誘電体窓周辺部の大気側（ｏ−ｒｉｎｇの外側）
に、２つの表面波検出アンテナを設置し、ケーブルを引
出して１／１０００の電圧減衰器を介してピーク電圧検
出回路へと接続し、更にその出力をマイクロ波分配器制
御部に接続した。マイクロ波分配器制御部内にはＰＩＤ
制御回路を組込み、２つのアンテナの表面波信号強度が
常に同じになる様にマイクロ波分配板の角度を変化させ
た。
て、表面波干渉型プラズマ処理装置に適用し、プラズマ
密度の面内均一性を測定してマイクロ波分配器にフィー
ドバックする装置を作成した例を示す。表面波プラズマ
処理装置の構造は、図７に示したものと同様である。誘
電体窓は、直径２８０ｍｍ、厚さ約１４ｍｍの石英を用
いた。また、スロットアンテナは、６０°毎に６本のス
ロットを放射状に配置した形状のものを用いた。さら
に、誘電体窓周辺部の大気側（ｏ−ｒｉｎｇの外側）
に、２つの表面波検出アンテナを設置し、ケーブルを引
出して１／１０００の電圧減衰器を介してピーク電圧検
出回路へと接続し、更にその出力をマイクロ波分配器制
御部に接続した。マイクロ波分配器制御部内にはＰＩＤ
制御回路を組込み、２つのアンテナの表面波信号強度が
常に同じになる様にマイクロ波分配板の角度を変化させ
た。
【００５０】まず、不図示のターボ分子ポンプにより排
気された真空容器内にＣ４Ｆ８／Ａｒガスをそれぞれ１
５／１８５ｓｃｃｍの流量で導入し、不図示の可変コン
ダクタンスバルブを調整して、圧力を１０Ｐａに設定し
た。次に、不図示の２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源よ
りマイクロ波を発振させ、環状導波管下部に開口された
スロットアンテナより、誘電体窓を介して、真空容器内
にマイクロ波を放射し、表面波プラズマを発生させた。
ここで、誘電体窓は、意図的に板厚傾斜を持ったものを
準備し、２つのマイクロ波導入部の一方で誘電体厚が厚
く、一方で誘電体厚が薄くなる様に窓を設置した。板厚
は、厚い部分で１４ｍｍ、薄い部分でｌ２ｍｍであっ
た。
気された真空容器内にＣ４Ｆ８／Ａｒガスをそれぞれ１
５／１８５ｓｃｃｍの流量で導入し、不図示の可変コン
ダクタンスバルブを調整して、圧力を１０Ｐａに設定し
た。次に、不図示の２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源よ
りマイクロ波を発振させ、環状導波管下部に開口された
スロットアンテナより、誘電体窓を介して、真空容器内
にマイクロ波を放射し、表面波プラズマを発生させた。
ここで、誘電体窓は、意図的に板厚傾斜を持ったものを
準備し、２つのマイクロ波導入部の一方で誘電体厚が厚
く、一方で誘電体厚が薄くなる様に窓を設置した。板厚
は、厚い部分で１４ｍｍ、薄い部分でｌ２ｍｍであっ
た。
【００５１】まず、分配器の制御を行わない状態で表面
波プラズマの発光パターンを覗き窓から目視観察する
と、誘電体窓が薄い方向で発光強度が強く、厚い方向で
弱かった。この状態で、装置内に、８インチＳｉ基板上
にフォトレジストを５００ｎｍ塗布したウエハを設置
し、同様のＣ４Ｆ８／Ａｒプラズマを発生させて、Ｃ４
Ｆ８／Ａｒプラズマによるフォトレジストのエッチング
速度を測定した。その結果、誘電体窓が薄い場所では２
５２ｎｍ／ｍｉｎ、厚い場所では２１８ｎｍ／ｍｉｎと
いう値が得られ、エッチング速度に大きな差が見られ
た。
波プラズマの発光パターンを覗き窓から目視観察する
と、誘電体窓が薄い方向で発光強度が強く、厚い方向で
弱かった。この状態で、装置内に、８インチＳｉ基板上
にフォトレジストを５００ｎｍ塗布したウエハを設置
し、同様のＣ４Ｆ８／Ａｒプラズマを発生させて、Ｃ４
Ｆ８／Ａｒプラズマによるフォトレジストのエッチング
速度を測定した。その結果、誘電体窓が薄い場所では２
５２ｎｍ／ｍｉｎ、厚い場所では２１８ｎｍ／ｍｉｎと
いう値が得られ、エッチング速度に大きな差が見られ
た。
【００５２】次に、分配器の制御を行って表面波プラズ
マの発光パターンを覗き窓から目視観察すると、誘電体
窓が薄い方向と厚い方向のプラズマ発光強度はほぼ同じ
となった。この時のマイクロ波分配板の角度は、誘電体
窓が薄い側に１２゜傾斜していた。この状態で、装置内
に、８インチＳｉ基板上にフォトレジストを５００ｎｍ
塗布したウエハを設置し、同様のＣ４Ｆ８／Ａｒプラズ
マを発生させて、Ｃ４Ｆ８／Ａｒプラズマによるフォト
レジストのエッチング速度を測定した。その結果、誘電
体窓が薄い場所では２３８ｎｍ／ｍｉｎ、厚い場所では
２３３ｎｍ／ｍｉｎという値が得られエッチング速度の
差が大幅に改善された。
マの発光パターンを覗き窓から目視観察すると、誘電体
窓が薄い方向と厚い方向のプラズマ発光強度はほぼ同じ
となった。この時のマイクロ波分配板の角度は、誘電体
窓が薄い側に１２゜傾斜していた。この状態で、装置内
に、８インチＳｉ基板上にフォトレジストを５００ｎｍ
塗布したウエハを設置し、同様のＣ４Ｆ８／Ａｒプラズ
マを発生させて、Ｃ４Ｆ８／Ａｒプラズマによるフォト
レジストのエッチング速度を測定した。その結果、誘電
体窓が薄い場所では２３８ｎｍ／ｍｉｎ、厚い場所では
２３３ｎｍ／ｍｉｎという値が得られエッチング速度の
差が大幅に改善された。
【００５３】以上の様に、表面波電界強度を面内で一定
に保つ様にマイクロ波分配器を調節することにより、エ
ッチング速度の均一性を大幅に改善すると共に、常に一
定に保つ事が可能となった。
に保つ様にマイクロ波分配器を調節することにより、エ
ッチング速度の均一性を大幅に改善すると共に、常に一
定に保つ事が可能となった。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、誘電体
表面の表面波を利用してプラズマ密度を計測する手段
か、またはプラズマ密度の相対変化を計測する手段を備
えることにより、プラズマの撹乱がなく、プラズマ密度
の経時変化や均一性を、プラズマに非接触で測定するこ
とが可能となるという効果がある。また、本発明によれ
ば、装置が大型にならず、製造装置への搭載が容易であ
る。特にプラズマ処理装置および方法にこれを採用する
ことで、より適切なプラズマ処理が可能となる。
表面の表面波を利用してプラズマ密度を計測する手段
か、またはプラズマ密度の相対変化を計測する手段を備
えることにより、プラズマの撹乱がなく、プラズマ密度
の経時変化や均一性を、プラズマに非接触で測定するこ
とが可能となるという効果がある。また、本発明によれ
ば、装置が大型にならず、製造装置への搭載が容易であ
る。特にプラズマ処理装置および方法にこれを採用する
ことで、より適切なプラズマ処理が可能となる。
【図１】 本発明の実施例に係るプラズマ密度計測装置
の測定原理を模式的に示した断面図である。
の測定原理を模式的に示した断面図である。
【図２】 本発明の実施例に係るプラズマ密度計測装置
の表面波検出アンテナの詳細な構造を示した側面図であ
る。
の表面波検出アンテナの詳細な構造を示した側面図であ
る。
【図３】 図２における誘電体の底面図である。
【図４】 本発明の一実施例に係る表面波検出アンテナ
の配置を示す底面図である。
の配置を示す底面図である。
【図５】 従来技術であるラングミュアプローブを用い
たプラズマ密度測定原理を模式的に示した図である。
たプラズマ密度測定原理を模式的に示した図である。
【図６】 本発明の実施例７に係るプラズマ処理装置の
説明図である。
説明図である。
【図７】 本発明の他の実施例に係るプラズマ処理装置
の説明図である。
の説明図である。
【図８】 本発明のマイクロ波分配器における分配比率
調整方法を示す模式図である。
調整方法を示す模式図である。
１：環状導波管、２：スロットアンテナ、３：誘電体、
４：真空容器、５：表面波検出アンテナ、６：同軸ケー
ブル、７：電圧減衰器、８：オシロスコープ、９：プラ
ズマ、１０：誘電体中表面波、１１：プラズマ中表面
波、１３：窓、１６：Ｏリング、２１：信号引出しケー
ブル。
４：真空容器、５：表面波検出アンテナ、６：同軸ケー
ブル、７：電圧減衰器、８：オシロスコープ、９：プラ
ズマ、１０：誘電体中表面波、１１：プラズマ中表面
波、１３：窓、１６：Ｏリング、２１：信号引出しケー
ブル。
Claims (16)
- 【請求項１】 誘電体とプラズマの界面に発生する表面
波を利用してプラズマ密度、ないし該プラズマ密度の相
対変化を計測することを特徴とするプラズマ密度計測方
法。 - 【請求項２】 誘電体から高周波電力を投入してガスを
プラズマ化するに際して、該誘電体中を伝播する表面波
の電界強度分布を検出することによりプラズマ密度、な
いし該プラズマ密度の相対変化を計測することを特徴と
するプラズマ密度計測方法。 - 【請求項３】 誘電体で閉じた窓を有する容器内にガス
を導入し、該誘電体を介して高周波電力を投入すること
により、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有する
プラズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象と
し、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出
することによりプラズマ密度を計測する密度計測手段を
備えることを特徴とするプラズマ密度計測装置。 - 【請求項４】 誘電体で閉じた窓を有する容器内にガス
を導入し、該誘電体を介して高周波電力を投入すること
により、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有する
プラズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象と
し、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出
することによりプラズマ密度の相対変化を計測する密度
相対変化計測手段を備えることを特徴とするプラズマ密
度計測装置。 - 【請求項５】 前記誘電体中を伝播する表面波の信号を
検出する表面波検出アンテナと、該表面波の信号を受け
て電界強度に相当する信号強度を測定することで前記電
界強度分布を検出するオシロスコープとを設けたことを
特徴とする請求項３または４に記載のプラズマ密度計測
装置。 - 【請求項６】 電界強度分布に影響する各パラメータを
実用条件に固定してプラズマの誘電率を変化させたシミ
ュレーションを予め行っておき、検出された前記電界強
度分布に合うシミュレーション結果からプラズマ密度を
求めることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載
のプラズマ密度計測装置。 - 【請求項７】 誘電体で閉じた窓を有する容器内にガス
を導入し、該誘電体を介して高周波電力を投入すること
により、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有する
プラズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象と
し、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出
することによりプラズマ密度を計測することを特徴とす
るプラズマ密度計測方法。 - 【請求項８】 誘電体で閉じた窓を有する容器内にガス
を導入し、該誘電体を介して高周波電力を投入すること
により、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有する
プラズマ処理装置におけるプラズマ密度を計測対象と
し、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布を検出
することによりプラズマ密度の相対変化を計測すること
を特徴とするプラズマ密度計測方法。 - 【請求項９】 前記誘電体中を伝播する表面波の信号を
表面波検出アンテナで検出し、該表面波の信号を受ける
オシロスコープにて電界強度に相当する信号強度を測定
することで前記電界強度分布を検出することを特徴とす
る請求項２，７または８のいずれかに記載のプラズマ密
度計測方法。 - 【請求項１０】 電界強度分布に影響する各パラメータ
を実用条件に固定してプラズマの誘電率を変化させたシ
ミュレーションを予め行っておき、検出された前記電界
強度分布に合うシミュレーション結果からプラズマ密度
を求めることを特徴とする請求項２，７，８または９の
いずれかに記載のプラズマ密度計測方法。 - 【請求項１１】 誘電体窓を有する容器内にガスを導入
し、該誘電体窓を介して高周波電力を投入することによ
り、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有する装置
におけるプラズマ密度を計測対象とし、該誘電体中を伝
播する表面波の電界強度分布を計測する手段と、該計測
手段により得られた結果を処理条件にフィードバックす
る手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項１２】 前記誘電体中を伝播する表面波の信号
を検出する表面波検出アンテナと、該表面波の信号を受
けて電界強度に相当する信号強度を測定することで前記
電界強度分布を検出するオシロスコープまたはピーク電
圧測定回路と、該電界強度分布をマイクロ波電源出力に
フィードバックする制御回路を設けたことを特徴とする
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１３】 前記誘電体中を伝播する表面波の信号
を検出する表面波検出アンテナと、該表面波の信号を受
けて電界強度に相当する信号強度を測定することで前記
電界強度分布を検出するオシロスコープまたはピーク電
圧測定回路と、該電界強度分布をマイクロ波分配器にフ
ィードバックする制御回路を設けたことを特徴とする請
求項１１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１４】 誘電体窓を有する容器内にガスを導入
し、該誘電体窓を介して高周波電力を投入することによ
り、該容器内のガスをプラズマ化する手段を有する装置
において、該誘電体中を伝播する表面波の電界強度分布
を検出することによりプラズマ密度またはその相対変化
を計測し、処理条件にフィードバックすることを特徴と
するプラズマ処理方法。 - 【請求項１５】 前記誘電体中を伝播する表面波の信号
を表面波検出アンテナで検出し、該表面波の信号を受け
て電界強度に相当する信号強度を測定することで前記電
界強度分布をオシロスコープまたはピーク電圧測定回路
で検出し、該電界強度分布をマイクロ波電源出力にフィ
ードバックして制御することを特徴とする請求項１４に
記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項１６】 前記誘電体中を伝播する表面波の信号
を表面波検出アンテナで検出し、該表面波の信号を受け
て電界強度に相当する信号強度を測定することで前記電
界強度分布をオシロスコープまたはピーク電圧測定回路
で検出し、該電界強度分布をマイクロ波分配器にフィー
ドバックして制御することを特徴とする請求項１４に記
載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007949A JP2001203097A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | プラズマ密度計測装置および方法並びにこれを利用したプラズマ処理装置および方法 |
| US09/760,667 US6541982B2 (en) | 2000-01-17 | 2001-01-17 | Plasma density measuring method and apparatus, and plasma processing system using the same |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2001203097A true JP2001203097A (ja) | 2001-07-27 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6541982B2 (ja) |
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Cited By (11)
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