JP2003028801A - Monitoring method - Google Patents

Monitoring method

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JP2003028801A
JP2003028801A JP2001213675A JP2001213675A JP2003028801A JP 2003028801 A JP2003028801 A JP 2003028801A JP 2001213675 A JP2001213675 A JP 2001213675A JP 2001213675 A JP2001213675 A JP 2001213675A JP 2003028801 A JP2003028801 A JP 2003028801A
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JP
Japan
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light
coordinate space
dimensional
receiving element
reference signal
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Application number
JP2001213675A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigenori Hayashi
重徳 林
Masabumi Kubota
正文 久保田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to provide a method having superior spatial resolution and time resolution in monitoring a plasma state with the use of an optical method. SOLUTION: In the optical method using a laser light, it is so constituted that the laser light is spread to propagate an entire coordinate space of a measuring object and detected with the use of a two-dimensional light-receiving element, thus permitting satisfying both the spatial resolution and the time resolution. Although the constitution requires correcting an optical system related to irregularities of an anticipation angle and sensitivity characteristics of the light-receiving element or the like, correcting in relation to a light intensity distribution of an excitation light and correcting in relation to a dependency of an emission intensity on an excitation light intensity, a reference signal is obtained therefor by, for example, sweeping a sheet-shaped excitation light relatively in a j direction.

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、光を用いたモニタ
リング方法に関するものである。特に、レーザ誘起蛍光
法や吸収分光法を利用してプラズマ状態をモニタリング
する手法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a monitoring method using light. In particular, the present invention relates to a method of monitoring a plasma state using a laser induced fluorescence method or an absorption spectroscopy method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体や液晶デバイスの製造プロ
セスにおいては、薄膜作製、ドーピング、ドライエッチ
ングなど、高周波プラズマを用いた基板の表面処理が広
範囲に行われてきた。これに伴い、プラズマプロセスに
対する要求は日々高度化しており、各種プラズマ診断法
を用いたプラズマの解析と制御の取り組みが行われてき
た。簡便で本質的な手法を確立することができれば、生
産装置においてもプラズマのモニタリング・フィードバ
ック制御を行うことができる。
2. Description of the Related Art At present, in the manufacturing process of semiconductors and liquid crystal devices, surface treatment of a substrate using high frequency plasma such as thin film formation, doping and dry etching has been extensively performed. Along with this, demands for plasma processes are becoming more sophisticated every day, and efforts have been made to analyze and control plasmas using various plasma diagnostic methods. If a simple and essential method can be established, plasma monitoring / feedback control can be performed even in a production apparatus.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】プラズマ診断法には種
々の方法があるが、光学的手法は非接触でプラズマ自体
に擾乱を与えることが少なく、プラズマ中の本質的な種
を検出できればモニタリング法としては理想的である。
これまでもプラズマ発光分光法は、プラズマ診断研究に
必須の手法として用いられる他、エッチングの終点検出
の目的で簡便な形で用いられてられてきた。
There are various methods of plasma diagnosis, but the optical method is a noncontact method that does not disturb the plasma itself, and a monitoring method if essential species in the plasma can be detected. As is ideal.
In the past, plasma emission spectroscopy has been used as a method essential for plasma diagnostic research, and has also been used in a simple form for the purpose of detecting the end point of etching.

【0004】しかしながら、プラズマ発光分光で検出で
きるプラズマ中の種と感度には限りがあり、重要な種の
検出には、レーザ誘起蛍光法やレーザ吸収分光法が用い
られている。これらの方法はあまり一般的ではない。
However, the species and sensitivity in plasma that can be detected by plasma emission spectroscopy are limited, and the laser-induced fluorescence method and laser absorption spectroscopy are used to detect important species. These methods are less common.

【0005】レーザ誘起蛍光法は、種に特有の波長のレ
ーザでプラズマを励起し、種が励起状態から基底状態に
遷移する際に放出される発光を検出するものである。ま
た、レーザ吸収分光法は、種に特有の波長のレーザでプ
ラズマを励起し、種が基底状態から励起状態に遷移する
際に吸収される吸光を検出するものである。
The laser-induced fluorescence method is a method in which plasma is excited by a laser having a wavelength peculiar to a species, and luminescence emitted when the species transits from an excited state to a ground state is detected. In addition, the laser absorption spectroscopy is a method in which plasma is excited by a laser having a wavelength peculiar to a species, and the light absorption absorbed when the species transits from a ground state to an excited state is detected.

【0006】これらの方法は、比較的高出力の短波長レ
ーザを必要とするなど、取り扱い難い面があったが、近
年高出力のチューナブルレーザや高感度の2次元CCD
カメラが開発されるに及んで、機能性ははるかに向上し
ている。
Although these methods are difficult to handle, for example, they require a relatively high-power short-wavelength laser, but in recent years, high-power tunable lasers and high-sensitivity two-dimensional CCDs have been used.
As cameras have been developed, their functionality has improved significantly.

【0007】本発明は、レーザ誘起蛍光法やレーザ吸光
分光法における空間分解および時間分解計測機能の向上
を図ることでプラズマ診断研究、さらにはプラズマのモ
ニタリング・制御に用いようとするものである。
The present invention is intended to be used for plasma diagnostic research and further for plasma monitoring and control by improving the spatially resolved and time resolved measurement functions in the laser induced fluorescence method and the laser absorption spectroscopy method.

【0008】レーザ誘起蛍光法は、プラズマ中のレーザ
が通過した領域からの発光を検出するもので、基本的に
空間分解能は高く、レーザ光照射領域を相対的に動か
し、2次元受光素子で検出することでプラズマ状態の空
間分解計測を行うことが基本的に可能である。
The laser-induced fluorescence method detects light emission from a region in a plasma through which a laser passes. Basically, the spatial resolution is high, and the laser light irradiation region is moved relatively and detected by a two-dimensional light receiving element. By doing so, it is basically possible to perform spatially resolved measurement of the plasma state.

【0009】また、レーザ吸光分光法は、レーザ光がプ
ラズマ中を透過する際の種による吸収を検出するもの
で、レーザ光の伝播方向に対する分解能はないが、伝播
方向に垂直な平面内の空間分解能計測を行うことが基本
的に可能である。
Further, the laser absorption spectroscopy detects absorption by a seed when the laser light passes through the plasma, and has no resolution in the propagation direction of the laser light, but it is a space in a plane perpendicular to the propagation direction. It is basically possible to perform resolution measurement.

【0010】しかし、いずれの場合においても、空間分
解計測を行おうとする場合、レーザ光を相対的に動か
す、あるいは掃引する時間を要するため、時間分解計測
には対応し難い、両立し難い面がある。
In either case, however, when attempting spatially resolved measurement, it takes time to relatively move or sweep the laser light, and therefore time resolved measurement is difficult or incompatible. is there.

【0011】したがって、本発明は、空間分解計測およ
び時間分解計測を容易に両立させることが可能なモニタ
リング方法を提供することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a monitoring method that can easily achieve both space-resolved measurement and time-resolved measurement.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明では、レーザ光を
掃引する代わりに、レーザ光をレンズ系を使って、伝播
方向に垂直な面内に、あるいは1軸方向に広げて、計測
対象の全座標空間を励起光あるいはプローブ光を同時に
伝播させることとし、2次元受光素子により、各座標空
間からの発光、あるいは、透過光を同時に区別してモニ
タリングする構成としている。
According to the present invention, instead of sweeping the laser light, the laser light is used in a plane perpendicular to the propagation direction or in the uniaxial direction by using a lens system to measure the laser light. The excitation light or the probe light is propagated at the same time in the entire coordinate space, and the two-dimensional light receiving element is configured to simultaneously monitor the light emission from each coordinate space or the transmitted light.

【0013】本構成により、計測時間、あるいは時間分
解計測機能は格段に向上させることができる。
With this configuration, the measurement time or the time-resolved measurement function can be improved significantly.

【0014】しかしながら、定量性、少なくとも相対定
量性を確保する上では、レーザ誘起蛍光法の場合、立体
角や受光素子感度特性のばらつき等にかかわる光学系の
補正、励起光の光強度分布に関わる補正、および発光強
度の励起光強度依存性に関わる補正が必要であり、ま
た、レーザ吸光分光法の場合、立体角や2次元受光素子
の感度特性の分布等にかかわる光学系の補正、およびプ
ローブ光の光強度分布に関わる補正が必要である。そこ
で、リアルタイムモニタリングを可能とするような効率
的なデータ校正の手段、アルゴリズムを併せて提案する
ものである。
However, in order to secure the quantification property, or at least the relative quantification property, in the case of the laser-induced fluorescence method, it relates to the correction of the optical system related to the variation of the solid angle and the sensitivity characteristic of the light receiving element, and the light intensity distribution of the excitation light. It is necessary to make a correction and a correction relating to the dependence of the emission intensity on the excitation light intensity. In the case of laser absorption spectroscopy, the optical system correction relating to the solid angle and the distribution of the sensitivity characteristics of the two-dimensional light receiving element, etc., and the probe Correction related to the light intensity distribution of light is necessary. Therefore, we propose a means and algorithm for efficient data calibration that enables real-time monitoring.

【0015】なお、検出器(CCDのピクセル)に入射
する光量は、光源の立体角の他、光学窓や試料台の端部
等による遮蔽など、様々な光学系の影響を受けることが
考えられる。
The amount of light incident on the detector (pixel of CCD) may be affected by various optical systems such as the solid angle of the light source and the shielding by the optical window or the end of the sample table. .

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
2次元座標空間xij(i=0〜k−1、j=0〜l−
1)上に分布する物理量nijの時間変化を、光学的手法
を用いてモニタ(計測)するときに、レーザ誘起蛍光法
に基づき、j方向に広がったシート状の励起光をi方向
に伝播させることにより、物理量nijと励起光の強度分
布Iijに依存してi−j平面に垂直な方向に発せられる
発光を、2次元受光素子pijを用いて検出し、その時間
変化を追跡することを特徴としている。これによって、
空間分解計測および時間分解計測を容易に両立させるこ
とが可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention is
Two-dimensional coordinate space x ij (i = 0 to k−1, j = 0 to 1−
1) When the time change of the physical quantity nij distributed above is monitored (measured) using an optical method, the sheet-shaped excitation light spread in the j direction is propagated in the i direction based on the laser-induced fluorescence method. By doing so, the light emission emitted in the direction perpendicular to the ij plane depending on the physical quantity n ij and the intensity distribution I ij of the excitation light is detected by using the two-dimensional light receiving element p ij , and its time change is tracked. It is characterized by doing. by this,
It becomes possible to easily achieve both space-resolved measurement and time-resolved measurement.

【0017】しかし、本構成においては、定量性、少な
くとも相対定量性を確保するために、立体角や受光素子
感度特性のばらつき等にかかわる光学系の補正、励起光
の光強度分布に関わる補正、および発光強度の励起光強
度依存性に関わる補正が必要であることから、請求項2
記載の発明では、校正データを簡便に得る方法として、
事前に、シート状の励起光を相対的にj方向に掃引する
ことにより参照信号を得ることを提案している。これに
よって、リアルタイムモニタリングを可能としている。
However, in this configuration, in order to secure the quantification property, or at least the relative quantification property, the correction of the optical system related to the variation of the solid angle and the sensitivity characteristic of the light receiving element, the correction related to the light intensity distribution of the excitation light, And a correction related to the dependence of the emission intensity on the excitation light intensity is required.
In the described invention, as a method for easily obtaining the calibration data,
It is proposed in advance to obtain a reference signal by relatively sweeping sheet-shaped excitation light in the j direction. This enables real-time monitoring.

【0018】さらに、その参照信号を得る具体的手段と
して、請求項3および4では、モニタ対象と同一の座標
空間もしくは光学的にモニタ対象と等価な座標空間に、
それぞれ発光体もしくは物質を均一に満たし、これらよ
り発せられる発光もしくは散乱光を計測することを提案
している。なお、これらの構成においては、線形な励起
光強度依存性が得られることを前提としている。
Further, as concrete means for obtaining the reference signal, in claims 3 and 4, in the same coordinate space as the monitored object or in a coordinate space optically equivalent to the monitored object,
It is proposed to uniformly fill the luminescent material or substance and measure the luminescence or scattered light emitted from these materials. In these configurations, it is premised that a linear excitation light intensity dependency is obtained.

【0019】本発明の請求項5記載の発明は、2次元座
標空間xij(i=0〜k−1、j=0〜l−1)上に分
布する物理量nijの時間変化を、光学的手法を用いてモ
ニタ(計測)するときに、レーザ吸光分光に基づき、i
−j平面に広げたプローブ光を、i−j平面に垂直な方
向に伝播させて得られる透過光を、2次元受光素子p ij
を用いて検出し、その時間変化を追跡することを特徴と
している。これによって、空間分解計測および時間分解
計測を容易に両立させることが可能となる。
The invention according to claim 5 of the present invention is a two-dimensional seat.
Standard space xijMin on (i = 0 to k-1, j = 0 to l-1)
Physical quantity to be clothed nijChange over time using an optical method.
When measuring (measuring), based on laser absorption spectroscopy, i
-Probe light spread on the j-plane, which is perpendicular to the i-j plane
Transmitted light obtained by propagating in the two-dimensional direction ij
It is characterized by detecting and using the change over time.
is doing. This allows spatially resolved measurements and time resolved
It is possible to easily make both measurements compatible.

【0020】本構成においても、定量性、少なくとも相
対定量性を確保するために、立体角や受光素子感度特性
のばらつき等にかかわる光学系の補正、プローブ光の光
強度分布に関わる補正が必要であることから、請求項6
記載の発明では、校正データを簡便に得る方法として、
モニタ対象と同一の座標空間もしくは光学的にモニタ対
象と等価な座標空間を、真空状態とする、あるいは、プ
ローブ光に対して透明な物質で満たし、これらを通過し
た透過光を計測することを提案している。これによっ
て、リアルタイムモニタリングを可能としている。
Also in this configuration, in order to secure the quantitativeness, or at least the relative quantitativeness, it is necessary to correct the optical system related to the variation in the solid angle and the sensitivity characteristic of the light receiving element, and the correction related to the light intensity distribution of the probe light. Therefore, claim 6
In the described invention, as a method for easily obtaining the calibration data,
It is proposed that the same coordinate space as the monitor target or the coordinate space that is optically equivalent to the monitor target be placed in a vacuum state or filled with a substance transparent to the probe light, and the transmitted light passing through these be measured. is doing. This enables real-time monitoring.

【0021】以下、本発明の実施の形態について、プラ
ズマドライエッチング装置を例にとって、図面を参照し
ながら説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a plasma dry etching apparatus as an example.

【0022】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態であるプラズマ処理装置の構造を示す模
式図である。本装置は、誘導結合方式によるプラズマ生
成室1により構成されており、反応性ガス、例えば酸化
膜エッチングの場合、CHF3(50%)/C48(5
0%)の混合ガスをガス導入口2より流した状態で、チ
ャンバ上部に取り付けられたコイル3に、マッチング回
路4を介して高周波電源5より高周波電力を印加するこ
とによりプラズマ6を生成することができる。11はC
48のマスフローコントローラ、12はCHF3のマス
フローコントローラ、13はボンベボックスである。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. This apparatus is composed of a plasma generation chamber 1 of the inductive coupling system, and in the case of reactive gas, for example, oxide film etching, CHF 3 (50%) / C 4 F 8 (5
Generating a plasma 6 by applying a high frequency power from a high frequency power source 5 via a matching circuit 4 to a coil 3 attached to the upper part of the chamber in a state where a mixed gas (0%) is flown from a gas inlet 2. You can 11 is C
A 4 F 8 mass flow controller, 12 is a CHF 3 mass flow controller, and 13 is a cylinder box.

【0023】試料となるウェハ7は、試料台すなわち下
部電極8上に置かれ、マッチング回路9を介して高周波
電源10よりバイアス電力を供給することで、プラズマ
中のイオンが試料表面に入射し、エッチングが進行す
る。また、本装置には、光学計測が可能なように、光学
窓14,15および16が設置されている。
The wafer 7 to be the sample is placed on the sample table, that is, the lower electrode 8 and bias power is supplied from the high frequency power source 10 through the matching circuit 9 so that the ions in the plasma are incident on the surface of the sample. Etching proceeds. In addition, optical windows 14, 15 and 16 are installed in this apparatus so that optical measurement can be performed.

【0024】本装置に対し、レーザ誘起蛍光(laser in
duced fluorescence、以下、LIF)法では、図2に示
すように、プラズマ生成室1にレーザ光17を光学窓1
4に対して垂直に光学窓14から入射させるものとす
る。入射したレーザ光17は、プラズマ6中を伝播し光
学窓15より放出されるが、このときレーザ光17の波
長に対応して、プラズマ6中の通過領域に存在するラジ
カル等の種が励起され、その緩和過程において発光が生
じる。
For this device, laser-induced fluorescence (laser in
In the duced fluorescence (hereinafter, LIF) method, as shown in FIG.
It is assumed that the light is incident from the optical window 14 perpendicularly to No. 4. The incident laser light 17 propagates in the plasma 6 and is emitted from the optical window 15. At this time, species such as radicals existing in the passage region in the plasma 6 are excited in accordance with the wavelength of the laser light 17. , Light emission occurs in the relaxation process.

【0025】このうち、光学窓16より放出される発光
を、光学フィルタ18等で選別して、2次元受光素子1
9、例えばCCDカメラで、2次元イメージとして捉え
る。本実施の形態においては、励起用レーザとして、エ
キシマレーザ励起の波長可変色素レーザを用い、波長2
34.2nmの光で、プラズマ中の重要な種、CF2
ジカルを検出する場合を例にとって述べる。
Of these, the light emitted from the optical window 16 is selected by the optical filter 18 or the like, and the two-dimensional light receiving element 1 is selected.
9. Capture as a two-dimensional image with a CCD camera, for example. In the present embodiment, a wavelength tunable dye laser excited by an excimer laser is used as the excitation laser, and a wavelength of 2
An example will be described in which an important species in plasma, CF 2 radical, is detected with light of 34.2 nm.

【0026】今、図3(a)の座標に示すように、光学
窓16から見込める2次元座標空間をxij(i=0〜k
−1、j=0〜l−1)、その上に分布するCF2ラジ
カルの密度を、同図(b)の計測対象に示すように、計
測対象である物理量nijと定義し、さらに同図(c)の
2次元受光素子に示すように、これらに対応する2次元
受光素子19の画素pijと定義する。
Now, as shown in the coordinates of FIG. 3A, the two-dimensional coordinate space that can be expected from the optical window 16 is defined as x ij (i = 0 to k).
-1, j = 0~l-1) , the density of the CF 2 radicals distributed thereon, as shown in the measurement object in FIG (b), defined as a measurement target physical quantity n ij, further the As shown in the two-dimensional light receiving element of FIG. 6C, the pixel p ij of the corresponding two-dimensional light receiving element 19 is defined.

【0027】通常のレーザ誘起蛍光法では、スポット径
1〜2mm程度のポイントビームを用いているために、
図4(a)のポイントビームに示すように、ワンショッ
トでは、i方向に進行するレーザ光の通過するj行成分
に対応する情報しか得られない。したがって、空間分布
全体、すなわちi−j平面の情報を得るには、図4
(b)のポイントビームスキャン下でのLIF光測定
(aij)に示すように、レーザ光をj方向に掃引、スキャ
ンしながら測定を繰り返し(j=0〜l−1)、これと
毎回同期させながら、2次元受光素子19の画素pij
j行成分に対応する出力を切り出し集めることで、全面
のLIF信号aij(i=0〜k−1、j=0〜l−1)
を得ることができる。
In the usual laser induced fluorescence method, since a point beam having a spot diameter of about 1 to 2 mm is used,
As shown by the point beam in FIG. 4A, in one shot, only information corresponding to the j-th row component of the laser light traveling in the i direction is obtained. Therefore, in order to obtain the information of the entire spatial distribution, that is, the i-j plane,
LIF optical measurement under point beam scanning in (b)
As shown in (a ij ), the laser beam is swept in the j direction and the measurement is repeated while scanning (j = 0 to l−1), and the pixel p ij of the two-dimensional light receiving element 19 is synchronized with this each time. The LIF signal a ij (i = 0 to k−1, j = 0 to l−1) on the entire surface is obtained by cutting and collecting the output corresponding to the j-th row component.
Can be obtained.

【0028】このとき、aijは、物理量nijに比例し、
一般には、レーザ光強度I0の関数f(I0)にも比例
し、立体角や受光素子感度特性の分布等にかかわる光学
系の補正係数kijを組み込んで、
At this time, a ij is proportional to the physical quantity n ij ,
In general, the correction coefficient k ij of the optical system, which is proportional to the function f (I 0 ) of the laser light intensity I 0 and is related to the solid angle, the distribution of the light receiving element sensitivity characteristics, and the like, is incorporated,

【0029】[0029]

【数1】 [Equation 1]

【0030】と表すことができる。It can be expressed as

【0031】このときの補正係数kijは、図4(c)の
ポイントビームスキャン下での参照信号測定(bij)に示
すように、別個の参照信号測定により求めることができ
る。具体的には、同じ系(モニタ対象と同一の座標空間)
もしくは同等の光学系(モニタ対象と等価な座標空間)に
おいて、同様にレーザ光をj方向に掃引しながら、
(a)適当な気体を大気圧程度に満たしてレーリー散乱
光を測定する、もしくは(b)発光性の気体もしくは液
体を満たして発光を測定する、等の方法をとることで求
めることができる。このとき得られた参照信号bij(i
=0〜k−1、j=0〜l−1)は、補正係数kijおよ
びレーザ光強度I0に比例する形、比例係数をrとし
て、
The correction coefficient k ij at this time can be obtained by a separate reference signal measurement as shown in the reference signal measurement (b ij ) under the point beam scan in FIG. 4C. Specifically, the same system (same coordinate space as the monitor target)
Or, in the same optical system (coordinate space equivalent to the monitor target), while sweeping the laser light in the j direction,
It can be determined by taking a method such as (a) filling a suitable gas to about atmospheric pressure to measure Rayleigh scattered light, or (b) filling a luminescent gas or liquid to measure luminescence. The reference signal b ij (i obtained at this time
= 0 to k−1, j = 0 to 1−1) is proportional to the correction coefficient k ij and the laser light intensity I 0 , and the proportional coefficient is r,

【0032】[0032]

【数2】 [Equation 2]

【0033】と書ける。したがって、(1)式および
(2)式より、物理量nij
Can be written as Therefore, from the equations (1) and (2), the physical quantity nij is

【0034】[0034]

【数3】 [Equation 3]

【0035】と求まる。ここで、rI0/f(I0)は、定
数とみなせるので、物理量nijは相対値としてaij/b
ijより求めることができる。
It is obtained as follows. Here, since rI 0 / f (I 0 ) can be regarded as a constant, the physical quantity n ij is a relative value a ij / b
It can be obtained from ij .

【0036】以上、述べたように、LIF法において、
励起用レーザ光源として、通常のポイントビームを用い
た場合には、レーザ光を掃引することにより、物理量n
ijの空間分布を求めることができるが、さらにその時間
変化を計測しようとする場合には、掃引に時間を要する
ため、不向きである。
As described above, in the LIF method,
When a normal point beam is used as the excitation laser light source, the physical quantity n is obtained by sweeping the laser light.
Although the spatial distribution of ij can be obtained, it is not suitable for measuring the temporal change of ij because it takes time to sweep.

【0037】そこで、本発明では、まず、図5に示すよ
うに、i方向に伝播するポイントビームをシリンドリカ
ル凹レンズ20およびシリンドリカル凸レンズ21を使
ってj方向に広げて、ワンショットで2次元座標空間x
ij(i=0〜k−1、j=0〜l−1)全領域を伝播す
る構成とする。
Therefore, in the present invention, first, as shown in FIG. 5, the point beam propagating in the i direction is expanded in the j direction by using the cylindrical concave lens 20 and the cylindrical convex lens 21, and the one-shot two-dimensional coordinate space x is obtained.
ij (i = 0 to k−1, j = 0 to l−1) The entire region is propagated.

【0038】このときの2次元受光素子pijの出力cij
(i=0〜k−1、j=0〜l−1)にはi−j平面全
面からの情報が含まれているが、このときのシートビー
ムには、図6(a)のシートビームに示すように、一般
的には光強度分布があるため、図6(b)のシートビー
ム下でのLIF光測定(cij)に示すように、シートビー
ム下でLIF光を測定することにより、座標xijにおけ
る光強度をIijとすると、cijは、
Output c ij of the two-dimensional light receiving element p ij at this time
(I = 0 to k−1, j = 0 to 1−1) includes information from the entire ij plane, and the sheet beam at this time is the sheet beam of FIG. Since there is generally a light intensity distribution as shown in Fig. 6, by measuring the LIF light under the sheet beam as shown in Fig. 6 (b), the LIF light measurement under the sheet beam (c ij ). , And the light intensity at the coordinate x ij is I ij , c ij is

【0039】[0039]

【数4】 [Equation 4]

【0040】と表すことができる。このときの補正係数
ijは、図4(c)のポイントビームを用いた参照信号
測定結果(2)式より事前に求めることができる。他
方、図6(c)のシートビーム下での参照信号測定(d
ij)に示すように、シートビーム下で参照信号を測定す
ることにより、2次元受光素子pijの出力dij(i=0
〜k−1、j=0〜l−1)は、
It can be expressed as The correction coefficient k ij at this time can be obtained in advance from the reference signal measurement result expression (2) using the point beam in FIG. 4C. On the other hand, the reference signal measurement under the seat beam of FIG.
ij ), the output d ij (i = 0) of the two-dimensional light receiving element p ij is measured by measuring the reference signal under the sheet beam.
~ K-1, j = 0 to l-1) is

【0041】[0041]

【数5】 [Equation 5]

【0042】と表すことができ、(2)式および(5)
式より、レーザ光強度分布Iijは、
Which can be expressed as
From the equation, the laser light intensity distribution I ij is

【0043】[0043]

【数6】 [Equation 6]

【0044】として、相対的に求めることができる。し
かしながら、(4)式に示すように、一般には、シート
ビームには光強度分布が存在し、LIF信号強度は、光
強度の非線形な関数であるために、以上の情報からだけ
では、物理量nijを求めることはできない。
Can be relatively calculated as However, as shown in the equation (4), generally, the sheet beam has a light intensity distribution, and the LIF signal intensity is a non-linear function of the light intensity. Therefore, from the above information alone, the physical quantity n You cannot ask for ij .

【0045】まず、もっとも簡単な場合、光強度がLI
F信号強度と比例関係にある領域、すなわち、比例定数
αを用いてf(Iij)=α・Iijと書ける場合には、
(4)式は
First, in the simplest case, the light intensity is LI.
In a region having a proportional relationship with the F signal intensity, that is, when it is possible to write f (I ij ) = α · I ij using the proportional constant α,
Equation (4) is

【0046】[0046]

【数7】 [Equation 7]

【0047】となり、このとき(2)、(6)式よりThen, according to equations (2) and (6),

【0048】[0048]

【数8】 [Equation 8]

【0049】となる。このとき、r/αは、定数とみな
せるので、物理量nijは相対値としてcij/dijより求
めることができる。
It becomes At this time, since r / α can be regarded as a constant, the physical quantity n ij can be obtained as a relative value from c ij / d ij .

【0050】次に、一般的な場合、すなわち、光強度が
LIF信号強度と非線形な関係にある場合を考える。こ
こでは、光強度分布IijとLIF信号強度との関係f
(Iij)を求めるためのLIF参照信号を得る事前の手続
きとして、図6(d)のシートビーム掃引下でのLIF
参照信号光測定(eij)に示すように、シートビームをj
方向に掃引することを考える。シートビームの掃引に際
して、2次元受光素子p ijのある1つの行、j0行成分
における、シートビーム光強度Iijに対応する出力を切
り出し、集めた出力をeij(i=0〜k−1、j=0〜
l−1)とする。すなわち、
Next, in the general case, that is, when the light intensity is
Consider a case where the LIF signal strength has a non-linear relationship. This
Here, the light intensity distribution IijBetween LIF signal strength and f
(IijProcedure for obtaining the LIF reference signal for
First, the LIF under the sheet beam sweep of FIG.
Reference signal light measurement (eij) As shown in FIG.
Consider sweeping in the direction. When sweeping the seat beam
Then, the two-dimensional light receiving element p ijOne row with j0Line component
Sheet beam light intensity I atijTurn off the output corresponding to
Eij(I = 0 to k-1, j = 0 to
l-1). That is,

【0051】[0051]

【数9】 [Equation 9]

【0052】と表せる。このとき、(9)式より、Can be expressed as At this time, from equation (9),

【0053】[0053]

【数10】 [Equation 10]

【0054】およびAnd

【0055】[0055]

【数11】 [Equation 11]

【0056】が導かれ、(10)、(11)式より、From equations (10) and (11),

【0057】[0057]

【数12】 [Equation 12]

【0058】は、Is

【0059】[0059]

【数13】 [Equation 13]

【0060】と書ける。他方、(6)式より、Can be written as On the other hand, from equation (6),

【0061】[0061]

【数14】 [Equation 14]

【0062】で、Then,

【0063】[0063]

【数15】 [Equation 15]

【0064】および、And

【0065】[0065]

【数16】 [Equation 16]

【0066】ともに、i0列におけるj0行成分に対する
相対的な値として求めるができる。これらを図7に示す
ように、プロットしてマスターカーブを得ることによ
り、Iijの関数としてf(Iij)を一義的に決めることが
できる。このとき、(2)、(4)、(6)式より、
Both can be obtained as a value relative to the j 0 row component in the i 0 column. These 7, by obtaining a master curve can be plotted to determine the f (I ij) uniquely as a function of I ij. At this time, from equations (2), (4), and (6),

【0067】[0067]

【数17】 [Equation 17]

【0068】となり、物理量nijは相対値として、
ij、cij、dij、eijと図7より求めることができ
る。
And the physical quantity nij is a relative value,
It can be obtained from b ij , c ij , d ij and e ij and FIG. 7.

【0069】以上の手続きはやや複雑ではあるが、光強
度分布Iijのi方向分布が無視できる場合、すなわち、
ij=Ijと書ける場合には簡略化できる。これは、シ
リンドリカル凹レンズ20およびシリンドリカル凸レン
ズ21を調整して、平行光を得ることに相当する。この
とき、(4)式は
Although the above procedure is slightly complicated, if the i-direction distribution of the light intensity distribution I ij can be ignored, that is,
If it can be written that I ij = I j , it can be simplified. This corresponds to adjusting the cylindrical concave lens 20 and the cylindrical convex lens 21 to obtain parallel light. At this time, equation (4) is

【0070】[0070]

【数18】 [Equation 18]

【0071】と表せ、(9)〜(12)式より、f
(Ij)は
From the equations (9) to (12), f
(I j ) is

【0072】[0072]

【数19】 [Formula 19]

【0073】と表されるので、i0列におけるj0行成分
に対する相対的な値として求める、すなわち、相殺する
ことができる。すなわち、(2)、(15)、(16)
式より、
Since it is expressed as follows, it can be obtained as a relative value to the j 0 row component in the i 0 column, that is, it can be offset. That is, (2), (15), (16)
From the formula,

【0074】[0074]

【数20】 [Equation 20]

【0075】と求まる。このとき、Is obtained. At this time,

【0076】[0076]

【数21】 [Equation 21]

【0077】は、定数とみなせるので、物理量nijは相
対値として
Can be regarded as a constant, so the physical quantity nij is a relative value.

【0078】[0078]

【数22】 [Equation 22]

【0079】より求めることができる。It can be obtained from

【0080】以上の述べてきたように、シートビームを
用いた場合には、立体角や受光素子感度特性の分布等に
かかわる光学系の補正のほか、光強度分布に伴う補正が
必要であるが、事前の参照信号測定によって校正データ
を得ることができ、時間空間分解計測等に対応すること
ができ、リアルタイムモニタリングが可能となる。
As described above, when the sheet beam is used, in addition to the correction of the optical system related to the solid angle and the distribution of the sensitivity characteristic of the light receiving element, the correction associated with the light intensity distribution is necessary. The calibration data can be obtained by measuring the reference signal in advance, and it is possible to deal with time-space resolved measurement and the like, and real-time monitoring is possible.

【0081】(第2の実施の形態)第1の実施の形態で
用いた図1と同じ装置を用いて、レーザ吸光分光(lase
rabsorption spectroscopy、以下、LAS)法を用いる
場合について説明する。図8に示すように、レーザ光1
7を光学窓14に対して垂直にプラズマ生成室1に入射
させるものとする。入射したレーザ光17は、プラズマ
6中を伝播し光学窓15より放出される。このときレー
ザ光17の波長に対応して、プラズマ6中の通過領域に
存在するラジカル等の種が励起され、吸光が生じる。こ
のとき光学窓15より透過してくる光を、2次元受光素
子19、例えば、CCDカメラで2次元イメージとして
捉える。本実施の形態においては、レーザとして、赤外
線レーザを用い、波数1096cm-1の光で、プラズマ中の重
要な種、CF2ラジカルを検出する場合を例にとって述
べる。
(Second Embodiment) Using the same apparatus as that used in the first embodiment and shown in FIG. 1, laser absorption spectroscopy (lase
The case of using the absorption spectroscopy, hereinafter LAS) method will be described. As shown in FIG. 8, laser light 1
7 is incident on the plasma generation chamber 1 perpendicularly to the optical window 14. The incident laser beam 17 propagates in the plasma 6 and is emitted from the optical window 15. At this time, the species such as radicals existing in the passage region in the plasma 6 are excited in accordance with the wavelength of the laser light 17, and absorption occurs. At this time, the light transmitted through the optical window 15 is captured as a two-dimensional image by the two-dimensional light receiving element 19, for example, a CCD camera. In this embodiment, an infrared laser is used as a laser, and a case where CF 2 radicals, which are important species in plasma, are detected with light having a wave number of 1096 cm −1 will be described as an example.

【0082】今、図3と同様に、レーザの入射方向に垂
直で、光学窓15から見込める2次元座標空間をx
ij(i=0〜k−1、j=0〜l−1)、これに対応す
る2次元受光素子19の画素をpijと定義する。これら
に対応し、レーザの伝播方向に分布するCF2ラジカル
の密度の平均値を物理量nijと定義する。
Now, as in FIG. 3, the two-dimensional coordinate space that is perpendicular to the laser incident direction and can be seen from the optical window 15 is x.
ij (i = 0 to k−1, j = 0 to l−1), and the pixel of the two-dimensional light receiving element 19 corresponding thereto is defined as p ij . Corresponding to these, the average value of the density of CF 2 radicals distributed in the laser propagation direction is defined as a physical quantity nij .

【0083】通常のレーザ吸収分光法では、図9(a)
のポイントビームに示すように、スポット径1〜2mm
程度のポイントビームを用いているために、ワンショッ
トでは、i−j平面内の1点に対応する情報しか得られ
ない。
In the ordinary laser absorption spectroscopy, FIG.
As shown in the point beam, the spot diameter is 1-2 mm
Since one point shot is used, only one shot can obtain information corresponding to one point in the ij plane.

【0084】座標xijにレーザ光を入射光強度I0で入
射するとすると、レーザの伝播距離をd、CF2ラジカ
ルの吸収係数をβとして、2次元受光素子19の画素を
ijの出力fijは、透過光強度に比例し(比例係数をγ
とする)、立体角や受光素子感度特性の分布等にかかわ
る光学系の補正係数hijを組み込んで、
When a laser beam is incident on the coordinate x ij with an incident light intensity I 0 , the propagation distance of the laser is d, the absorption coefficient of the CF 2 radical is β, and the pixel of the two-dimensional light receiving element 19 is the output f of p ij . ij is proportional to the transmitted light intensity (the proportional coefficient is γ
Incorporating the correction coefficient h ij of the optical system relating to the solid angle and the distribution of the light receiving element sensitivity characteristics,

【0085】[0085]

【数23】 [Equation 23]

【0086】と書ける。Can be written as

【0087】空間分布全体、すなわちi−j平面の情報
を得るには、図9(b)のポイントビームスキャン下で
の透過光測定(fij)に示すように、レーザ光をi方向お
よびj方向に掃引、スキャンしながら測定を繰り返し
(i=0〜k−1、j=0〜l−1)、これと毎回同期
させながら、2次元受光素子19の画素pijの出力fij
を切り出し集めることで、全面の信号fij(i=0〜k
−1、j=0〜l−1)を得ることができる。
To obtain information on the entire spatial distribution, that is, on the ij plane, as shown in the transmitted light measurement (f ij ) under the point beam scan of FIG. The measurement is repeated while sweeping and scanning in the direction (i = 0 to k−1, j = 0 to l−1), and the output f ij of the pixel p ij of the two-dimensional light receiving element 19 is synchronized with this every time.
By collecting and collecting the signal f ij (i = 0 to k)
-1, j = 0 to 1-1) can be obtained.

【0088】このときの補正係数hijは、図9(c)の
ポイントビームスキャン下での参照信号測定(gij)に示
すように、別個の参照信号測定により求めることがで
き、同じ系もしくは同等の光学系において、真空状態に
して、あるいは、レーザ光波長に対して透明な媒質で満
たして、レーザ光をi,j方向に掃引しながら、透過光
を測定する等の方法をとることができる。このとき得ら
れる参照信号gij(i=0〜k−1、j=0〜l−1)
は、
The correction coefficient h ij at this time can be obtained by a separate reference signal measurement as shown in the reference signal measurement (g ij ) under the point beam scan in FIG. In an equivalent optical system, a method such as measuring the transmitted light while sweeping the laser light in the i and j directions by setting it in a vacuum state or filling it with a medium transparent to the wavelength of the laser light can be adopted. it can. Reference signals g ij (i = 0 to k-1, j = 0 to l-1) obtained at this time
Is

【0089】[0089]

【数24】 [Equation 24]

【0090】と書け、(18)、(19)式より、物理
量nij
From equations (18) and (19), the physical quantity nij is

【0091】[0091]

【数25】 [Equation 25]

【0092】と求まる。αdは、定数とみなせるので、
物理量nijは相対値としてgij/fijより求めることが
できる。
It is obtained as follows. Since αd can be regarded as a constant,
The physical quantity n ij can be obtained as a relative value from g ij / f ij .

【0093】以上、述べたように、LAS法において
も、レーザ光源として、通常のポイントビームを用いた
場合には、レーザ光を掃引することにより、物理量nij
の空間分布を求めることができるが、さらにその時間変
化を計測しようとする場合には、掃引に時間を要するた
め、不向きである。
As described above, also in the LAS method, when a normal point beam is used as the laser light source, the physical quantity n ij is obtained by sweeping the laser light.
Although it is possible to obtain the spatial distribution of, it is not suitable for measuring the temporal change thereof, because it takes time to sweep.

【0094】そこで、本発明においても、図5と同じよ
うに、シートビームを使って、一方向のみの掃引とす
る、さらには、図10に示すように、i−j平面に垂直
に伝播するポイントビームを凹レンズ22および凸レン
ズ23を使ってi−j方向に広げたシリンドリカルビー
ムを作り、ワンショットで2次元座標空間xij(i=0
〜k−1、j=0〜l−1)全領域を透過する構成とす
る。ただし、LAS法の場合、物理量nijが正確にi−
j平面に垂直なレーザ伝播方向の平均値を反映するため
には、伝播方向に光強度変化のない、平行光となるよう
レンズ系の調整が必要となる。
Therefore, also in the present invention, as in the case of FIG. 5, the sheet beam is used to perform sweeping in only one direction, and further, as shown in FIG. 10, it propagates perpendicularly to the ij plane. The point beam is expanded in the ij direction using the concave lens 22 and the convex lens 23 to form a cylindrical beam, and the two-dimensional coordinate space x ij (i = 0
˜k−1, j = 0˜l−1) The whole area is transmitted. However, in the case of the LAS method, the physical quantity nij is exactly i-
In order to reflect the average value in the laser propagation direction perpendicular to the j-plane, it is necessary to adjust the lens system so as to obtain parallel light with no change in light intensity in the propagation direction.

【0095】このときの、すなわち、図11(b)のシ
リンドリカルビーム下での透過光測定(qij)に示すよう
に、2次元受光素子pijの出力qij(i=0〜k−1、
j=0〜l−1)にはi−j平面全面からの情報が含ま
れているが、このときのシリンドリカルビームには、図
6(a)に示したのと同様に、図11(a)のシリンド
リカルビームに示すように、i−j平面には光強度分布
があるため、座標xijにおける光強度をIijとすると、
ijは、
At this time, that is, as shown in the transmitted light measurement (q ij ) under the cylindrical beam in FIG. 11B, the output q ij (i = 0 to k−1) of the two-dimensional light receiving element p ij. ,
(j = 0 to l-1) includes information from the entire ij plane, and the cylindrical beam at this time has the same shape as that shown in FIG. ), There is a light intensity distribution in the i-j plane, so that the light intensity at the coordinate x ij is I ij
q ij is

【0096】[0096]

【数26】 [Equation 26]

【0097】と表すことができる。このときの補正係数
ijは、図9(c)のポイントビームを用いた参照信号
測定結果(19)式より求めることができるが、他方、
図11(c)のシリンドリカルビーム下で参照信号測定
(rij)に示すように、図9(c)と同様に、シリンドリ
カルビーム下で参照信号を測定することにより、2次元
受光素子pijの出力rij(i=0〜k−1、j=0〜l
−1)は、
It can be expressed as The correction coefficient h ij at this time can be obtained from the reference signal measurement result (19) using the point beam in FIG. 9C, but on the other hand,
Reference signal measurement under the cylindrical beam of FIG. 11 (c)
As shown in (r ij ), the output r ij (i = 0 to k−1, j of the two-dimensional light receiving element p ij is measured by measuring the reference signal under the cylindrical beam, as in FIG. 9C. = 0 to 1
-1) is

【0098】[0098]

【数27】 [Equation 27]

【0099】と表すことができる。結局、(21)およ
び(22)式より、hij・γ・Iijを相殺して、物理量
ijは直ちに
It can be expressed as Eventually, from equations (21) and (22), h ij · γ · I ij are canceled out, and the physical quantity n ij immediately becomes

【0100】[0100]

【数28】 [Equation 28]

【0101】と求まる。αdは、定数とみなせるので、
物理量nijは相対値としてrij/qijより求めることが
できる。
Is obtained. Since αd can be regarded as a constant,
The physical quantity n ij can be obtained as a relative value from r ij / q ij .

【0102】以上の述べてきたように、シリンドリカル
ビームを用いた場合には、立体角や受光素子感度特性の
分布等にかかわる光学系の補正のほか、光強度分布に伴
う補正が必要であるが、事前の参照信号測定によって校
正データを得ることができ、時間空間分解計測等に対応
することができ、したがってリアルタイムモニタリング
が可能となる。
As described above, when the cylindrical beam is used, in addition to the correction of the optical system related to the solid angle and the distribution of the sensitivity characteristic of the light receiving element, the correction associated with the light intensity distribution is necessary. The calibration data can be obtained by measuring the reference signal in advance, and it is possible to support time-space resolved measurement and the like, and thus real-time monitoring is possible.

【0103】なお、モニタリングすべき物理量として
は、ラジカルの密度の他に、微粒子の個数、ガス分子の
個数、準安定原子の個数、電界強度などが考えられる。
In addition to the radical density, the physical quantity to be monitored may be the number of fine particles, the number of gas molecules, the number of metastable atoms, the electric field strength, and the like.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明では、レ
ーザ光をレンズを使って、伝播方向に垂直な面内に、あ
るいは1軸方向に広げて、励起光もしくはプローブ光を
作成し、計測対象の全座標空間を同時にワンショットで
伝播させ、2次元受光素子により、各座標空間からの発
光、あるいは、透過光を同時に区別してモニタリングす
ることが可能な構成としているので、空間分解計測およ
び時間分解計測を容易に両立させることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the laser light is spread in the plane perpendicular to the propagation direction or in the uniaxial direction by using the lens to generate the excitation light or the probe light. All coordinate spaces to be measured are propagated in one shot at the same time, and the two-dimensional light receiving element is configured to simultaneously monitor the light emitted from each coordinate space or the transmitted light. It is possible to easily achieve both time-resolved measurement.

【0105】また、本構成では、レーザ誘起蛍光法の場
合には、立体角や受光素子感度特性のばらつき等にかか
わる光学系の補正、励起光の光強度分布に関わる補正、
および発光強度の励起光強度依存性に関わる補正が必要
であり、レーザ吸光分光法の場合には、立体角や前記2
次元受光素子の感度特性の分布等にかかわる光学系の補
正、および前記プローブ光の光強度分布に関わる補正が
必要であるが、効率的なデータ校正の手段、アルゴリズ
ムを併せて案出しているので、リアルタイムモニタリン
グが可能である。
Further, in the present configuration, in the case of the laser induced fluorescence method, the correction of the optical system relating to the variation of the solid angle and the sensitivity characteristic of the light receiving element, the correction relating to the light intensity distribution of the excitation light,
It is necessary to make a correction for the dependence of the emission intensity on the excitation light intensity. In the case of laser absorption spectroscopy, the solid angle and
It is necessary to correct the optical system related to the distribution of the sensitivity characteristics of the three-dimensional light receiving element, and the correction related to the light intensity distribution of the probe light, but since a means for efficient data calibration and an algorithm are also devised. Real-time monitoring is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置
の構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
を用いた装置構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a device configuration using a monitoring method according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
の定義する変数の関係を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship of variables defined by the monitoring method according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a monitoring method in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
を用いた装置構成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an apparatus configuration using the monitoring method in the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a monitoring method in the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
における特性曲線を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a characteristic curve in the monitoring method according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
を用いた装置構成を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an apparatus configuration using the monitoring method in the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態におけるモニタリング方法
を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a monitoring method in the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態におけるモニタリング方
法を用いた装置構成を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an apparatus configuration using the monitoring method in the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態におけるモニタリング方
法を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a monitoring method in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ生成室 2 ガス導入口 3 コイル 4 マッチング回路 5 高周波電源 6 プラズマ 7 試料ウェハ 8 下部電極 9 マッチング回路 10 高周波電源 11 マスフローコントローラ(C48) 12 マスフローコントローラ(CHF3) 13 ボンベボックス 14 光学窓 15 光学窓 16 光学窓 17 レーザ光 18 フィルタ 19 2次元受光素子(CCDカメラ) 20 シリンドリカル凹レンズ 21 シリンドリカル凸レンズ 22 凹レンズ 23 凸レンズ1 Plasma Generation Chamber 2 Gas Inlet 3 Coil 4 Matching Circuit 5 High Frequency Power Supply 6 Plasma 7 Sample Wafer 8 Lower Electrode 9 Matching Circuit 10 High Frequency Power Supply 11 Mass Flow Controller (C 4 F 8 ) 12 Mass Flow Controller (CHF 3 ) 13 Tank Box 14 Optical window 15 Optical window 16 Optical window 17 Laser light 18 Filter 19 Two-dimensional light receiving element (CCD camera) 20 Cylindrical concave lens 21 Cylindrical convex lens 22 Concave lens 23 Convex lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G043 AA01 AA03 CA02 CA07 DA01 EA10 EA13 FA03 GA07 GB21 KA01 KA03 KA09 NA01 2G059 AA05 BB16 EE01 EE06 EE07 FF04 GG01 HH01 HH03 HH06 JJ02 JJ11 KK04 MM01 MM03 MM14 5F004 AA16 BA04 CB02 CB09 DA01 DA16    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G043 AA01 AA03 CA02 CA07 DA01                       EA10 EA13 FA03 GA07 GB21                       KA01 KA03 KA09 NA01                 2G059 AA05 BB16 EE01 EE06 EE07                       FF04 GG01 HH01 HH03 HH06                       JJ02 JJ11 KK04 MM01 MM03                       MM14                 5F004 AA16 BA04 CB02 CB09 DA01                       DA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元座標空間xij(i=0〜k−1、
j=0〜l−1)上に分布する物理量nijの時間変化
を、光学的手法を用いてモニタするモニタリング方法で
あって、j方向に広がったシート状の励起光をi方向に
伝播させることにより、前記物理量nijと前記励起光の
強度分布Iijに依存してi−j平面に垂直な方向に発せ
られる発光を、2次元受光素子pijを用いて検出するこ
とを特徴とするモニタリング方法。
1. A two-dimensional coordinate space x ij (i = 0 to k−1,
The time variation of the physical quantity n ij distributed to j = 0 to L-1) on to a monitoring method for monitoring using optical method, to propagate a sheet-like excitation light spread in the j direction in the i direction Thereby, the light emission emitted in the direction perpendicular to the ij plane depending on the physical quantity nij and the intensity distribution Iij of the excitation light is detected by using the two-dimensional light receiving element pij. Monitoring method.
【請求項2】 立体角や前記2次元受光素子の感度特性
の分布等にかかわる光学系の補正、前記励起光の光強度
分布に関わる補正、および発光強度の励起光強度依存性
に関わる補正を行うために、前記シート状の励起光を相
対的にj方向に掃引することにより参照信号を得ること
を特徴とする請求項1記載のモニタリング方法。
2. A correction of an optical system related to a solid angle and a distribution of sensitivity characteristics of the two-dimensional light receiving element, a correction related to a light intensity distribution of the excitation light, and a correction related to a dependence of emission intensity on the excitation light intensity. The monitoring method according to claim 1, wherein the reference signal is obtained by relatively sweeping the sheet-shaped excitation light in the j direction in order to carry out.
【請求項3】 前記参照信号を得るときに、前記2次元
座標空間もしくは前記2次元座標空間と光学的に等価な
座標空間に、線形励起光強度依存性を示す均一な発光体
を満たし、これより発せられる発光を前記参照信号とす
ることを特徴とする請求項2記載のモニタリング方法。
3. When obtaining the reference signal, the two-dimensional coordinate space or a coordinate space optically equivalent to the two-dimensional coordinate space is filled with a uniform illuminant exhibiting linear excitation light intensity dependence, The monitoring method according to claim 2, wherein the emitted light is emitted as the reference signal.
【請求項4】 前記参照信号を得るときに、前記2次元
座標空間もしくは前記2次元座標空間と光学的に等価な
座標空間に、均一な物質を満たし、これより発せられる
散乱光を前記参照信号とすることを特徴とする請求項2
記載のモニタリング方法。
4. When obtaining the reference signal, the two-dimensional coordinate space or a coordinate space optically equivalent to the two-dimensional coordinate space is filled with a uniform substance, and scattered light emitted from this is filled with the reference signal. 3. The method according to claim 2, wherein
The monitoring method described.
【請求項5】 2次元座標空間xij(i=0〜k−1、
j=0〜l−1)上に分布する物理量nijの時間変化
を、光学的手法を用いてモニタするモニタリング方法で
あって、i−j面内方向に広げたプローブ光をi−j面
に垂直な方向に伝播させることにより、前記物理量nij
に依存した透過光強度を、2次元受光素子pij を用い
て検出することを特徴とするモニタリング方法。
5. A two-dimensional coordinate space x ij (i = 0 to k−1,
j = 0~l-1) the time change of the physical quantity n ij distributed on, a monitoring method for monitoring using optical techniques, ij surface probe light spread ij plane direction by propagating in a direction perpendicular to, the physical quantity n ij
A method of monitoring, wherein the intensity of transmitted light depending on is detected using a two-dimensional light receiving element p ij .
【請求項6】 立体角や前記2次元受光素子の感度特性
の分布等にかかわる光学系の補正、および前記プローブ
光の光強度分布に関わる補正を行うために、前記2次元
座標空間もしくは前記2次元座標空間と光学的に等価な
座標空間を、真空状態、あるいは、前記プローブ光に対
して透明な物質で満たした状態とし、この時の透過光に
よる信号を参照信号として得ることを特徴とする請求項
5記載のモニタリング方法。
6. The two-dimensional coordinate space or the two-dimensional coordinate space for correcting the optical system relating to the solid angle, the distribution of the sensitivity characteristics of the two-dimensional light receiving element, and the like, and the light intensity distribution of the probe light A coordinate space optically equivalent to the dimensional coordinate space is in a vacuum state or in a state filled with a substance transparent to the probe light, and a signal due to transmitted light at this time is obtained as a reference signal. The monitoring method according to claim 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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