JP2020136144A - Plasma state measuring device and film forming device - Google Patents

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JP2020136144A JP2019030040A JP2019030040A JP2020136144A JP 2020136144 A JP2020136144 A JP 2020136144A JP 2019030040 A JP2019030040 A JP 2019030040A JP 2019030040 A JP2019030040 A JP 2019030040A JP 2020136144 A JP2020136144 A JP 2020136144A
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Teppei Takahashi
鉄兵 高橋
典史 山村
Norifumi Yamamura
典史 山村
尭大 飛石
Takahiro Tobiishi
尭大 飛石
周司 小平
Shuji Kodaira
周司 小平
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Abstract

To provide a plasma state measuring device capable of suppressing electrical connection between a measurement electrode and a metal film deposited on an insulating member by depositing a metal film on the insulating member, and a film forming device.SOLUTION: The plasma state measuring device includes: a support 11; an insulating member 12; a measuring electrode 13 that has a measurement end 13a1 exposed in a measurement space S and is fixed to the support 11 via the insulating member 12; and a protective member 14 that covers a part of the insulating member 12 in contact with the measurement electrode 13 and a part continuous from the part against the measurement space S.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、プラズマ状態測定装置、および、プラズマ状態測定装置を備える成膜装置に関する。 The present invention relates to a plasma state measuring device and a film forming apparatus including the plasma state measuring device.

成膜装置では、成膜装置が備える真空槽内に生成されたプラズマの状態を測定する目的で、プラズマ状態測定装置が用いられている。プラズマ状態測定装置は、プラズマを測定するためのプローブ、第1カバー、および、第2カバーを備えている。プローブは柱状を有し、導電性の材料によって形成されている。第2カバーは絶縁性の材料によって形成され、プローブを覆うようにプローブの外表面に固定されている。第2カバーは、真空槽が区画する測定空間にプローブを露出させるための開口を有している。第1カバーは絶縁性の材料によって形成され、第2カバーの外側から第2カバーによって覆われたプローブをさらに覆っている。第1カバーは複数の開口を有している。 In the film forming apparatus, a plasma state measuring apparatus is used for the purpose of measuring the state of plasma generated in the vacuum chamber included in the film forming apparatus. The plasma state measuring device includes a probe for measuring plasma, a first cover, and a second cover. The probe has a columnar shape and is made of a conductive material. The second cover is made of an insulating material and is fixed to the outer surface of the probe so as to cover the probe. The second cover has an opening for exposing the probe to the measurement space partitioned by the vacuum chamber. The first cover is made of an insulating material and further covers the probe covered by the second cover from the outside of the second cover. The first cover has a plurality of openings.

プラズマ状態測定装置では、第2カバーが、プローブの中心軸を回転軸として回転することによって、第1カバーの開口と、第2カバーにおける開口以外の部分を向かい合わせることができる。これにより、プローブにおいて第2カバーから露出した部分は、測定空間に対して第1カバーによって覆われる。また、プラズマ状態測定装置では、第2カバーが、プローブの中心軸を回転軸として回転することによって、第1カバーの開口と第2カバーの開口とを向かい合わせることができる。これにより、プローブにおいて第2カバーから露出した部分が、測定空間に露出する(例えば、特許文献1を参照)。 In the plasma state measuring device, the second cover rotates about the central axis of the probe as a rotation axis, so that the opening of the first cover and the portion other than the opening in the second cover can face each other. As a result, the portion of the probe exposed from the second cover is covered by the first cover with respect to the measurement space. Further, in the plasma state measuring device, the opening of the first cover and the opening of the second cover can be made to face each other by rotating the second cover around the central axis of the probe as a rotation axis. As a result, the portion of the probe exposed from the second cover is exposed to the measurement space (see, for example, Patent Document 1).

特開2014−227595号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-227595

ところで、成膜装置が金属製の薄膜の形成に用いられる場合には、第1カバーと、プローブを覆う絶縁部材である第2カバーとの間に、測定空間中を飛行する金属製の粒子が入り込むことがある。これにより、金属製の粒子が第2カバーにおける開口の近傍に付着した場合には、第2カバーにおける開口の近傍に金属膜が堆積する。こうした金属膜が第2カバーの開口にまで達すると、第2カバーから露出するプローブが、第2カバーに堆積した金属膜と電気的に接続される。結果として、プラズマ状態測定装置による測定結果に、第2カバーに堆積した金属膜に起因したずれが生じてしまう。なお、こうした事項は、スパッタ装置に限らず、例えば、プラズマCVD装置やイオンプレーティング装置などの成膜装置にプラズマ状態測定装置が搭載された場合にも共通する。 By the way, when the film forming apparatus is used for forming a thin metal film, metal particles flying in the measurement space are formed between the first cover and the second cover which is an insulating member covering the probe. It may get in. As a result, when metal particles adhere to the vicinity of the opening in the second cover, a metal film is deposited in the vicinity of the opening in the second cover. When such a metal film reaches the opening of the second cover, the probe exposed from the second cover is electrically connected to the metal film deposited on the second cover. As a result, the measurement result by the plasma state measuring device is displaced due to the metal film deposited on the second cover. It should be noted that these matters are common not only to the sputtering apparatus but also to the case where the plasma state measuring apparatus is mounted on the film forming apparatus such as the plasma CVD apparatus and the ion plating apparatus.

本発明は、絶縁部材に対する金属膜の堆積によって、測定電極と絶縁部材に堆積した金属膜とが電気的に接続することの抑制を可能としたプラズマ状態測定装置、および、成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a plasma state measuring apparatus and a film forming apparatus capable of suppressing electrical connection between a measurement electrode and a metal film deposited on an insulating member by depositing a metal film on the insulating member. The purpose is.

上記課題を解決するためのプラズマ状態測定装置は、支持体と、絶縁部材と、測定空間に露出した測定端を有し、前記絶縁部材を介して前記支持体に固定される測定電極と、前記絶縁部材のなかで前記測定電極と接触する部分および当該部分から連なる一部分を前記測定空間に対して覆う保護部材と、を備える。 A plasma state measuring device for solving the above-mentioned problems includes a support, an insulating member, a measuring electrode having a measuring end exposed in a measurement space, and being fixed to the support via the insulating member, and the measuring electrode. The insulating member includes a portion that comes into contact with the measurement electrode and a protective member that covers a portion connected to the measurement electrode with respect to the measurement space.

上記課題を解決するためのプラズマ状態測定装置は、絶縁部材と、測定空間に露出した測定端を有する測定電極と、前記測定電極が前記絶縁部材を介して固定され、前記絶縁部材のなかで前記測定電極と接触する部分および当該部分から連なる一部分を前記測定空間に対して覆う支持体と、を備える。 In a plasma state measuring device for solving the above problems, an insulating member, a measuring electrode having a measuring end exposed in a measuring space, and the measuring electrode are fixed via the insulating member, and the insulating member is described as described above. It includes a portion that comes into contact with the measurement electrode and a support that covers a portion connected to the measurement electrode with respect to the measurement space.

上記課題を解決するための成膜装置は、上記プラズマ状態測定装置を備える。
上記各構成によれば、絶縁部材のなかで測定電極と接触する部分および当該部分から連なる一部分が測定空間に対して保護部材によって覆われる。そのため、金属膜の原料が測定空間中に含まれる場合に、絶縁部材に金属膜が堆積すること、および、堆積した金属膜と測定電極とが電気的に接続されることが抑えられる。
The film forming apparatus for solving the above-mentioned problems includes the above-mentioned plasma state measuring apparatus.
According to each of the above configurations, a portion of the insulating member that comes into contact with the measurement electrode and a portion that is continuous from the portion are covered with a protective member with respect to the measurement space. Therefore, when the raw material of the metal film is included in the measurement space, it is possible to prevent the metal film from being deposited on the insulating member and to prevent the deposited metal film from being electrically connected to the measurement electrode.

上記プラズマ状態測定装置において、前記測定電極は、前記支持体に形成された孔を通じて前記測定空間に向けて延びる柱状を有した測定プローブを備え、前記測定プローブの先端が前記測定端であり、前記測定プローブの基端が測定電圧が印加される端部であり、前記支持体に固定されて前記孔から前記測定空間に向けて延び、かつ、前記測定プローブが通る管状を有した保護管であって、前記測定端が前記保護管の内部に位置する前記保護管をさらに備えてもよい。 In the plasma state measuring apparatus, the measuring electrode includes a measuring probe having a columnar shape extending toward the measuring space through a hole formed in the support, and the tip of the measuring probe is the measuring end. The base end of the measurement probe is the end to which the measurement voltage is applied, and is a protective tube having a tubular shape that is fixed to the support and extends from the hole toward the measurement space and through which the measurement probe passes. The protective tube whose measurement end is located inside the protective tube may be further provided.

上記構成によれば、測定端が保護管の内部に位置するため、測定端に向けた粒子の指向性を保護管の延在方向とすることができ、プラズマ状態測定装置によって、粒子の流れる方向が加味された測定結果を得ることが可能である。 According to the above configuration, since the measurement end is located inside the protection tube, the directivity of the particles toward the measurement end can be set to the extending direction of the protection tube, and the direction in which the particles flow by the plasma state measuring device. It is possible to obtain the measurement result with the addition of.

上記プラズマ状態測定装置において、前記測定電極は、前記支持体に形成された孔を通じて前記測定空間に向けて延びる柱状を有した測定プローブを備え、前記測定プローブの先端が前記測定端であり、前記測定プローブの基端が測定電圧が印加される端部であり、前記測定電極が前記測定プローブを複数備え、前記複数の測定プローブにおいて、前記測定プローブの延在方向における長さが互いに異なり、前記測定電極は、前記支持体に対して前記測定空間とは反対側に位置し、前記測定プローブを支持する電極プレートを備え、各測定プローブは、前記電極プレートに対する取り付けと取り外しとが可能であり、前記複数の測定プローブのうちの1つが、前記電極プレートに取り付けられてもよい。 In the plasma state measuring apparatus, the measuring electrode includes a measuring probe having a columnar shape extending toward the measuring space through a hole formed in the support, and the tip of the measuring probe is the measuring end. The base end of the measurement probe is the end to which the measurement voltage is applied, the measurement electrode includes the plurality of the measurement probes, and the lengths of the plurality of measurement probes in the extending direction are different from each other. The measurement electrode is located on the side opposite to the measurement space with respect to the support and includes an electrode plate that supports the measurement probe, and each measurement probe can be attached to and detached from the electrode plate. One of the plurality of measuring probes may be attached to the electrode plate.

上記構成によれば、複数の測定プローブにおいて、電極プレートに取り付けられる測定プローブを変更することによって、測定プローブの長さに応じた位置における測定結果を得ることが可能である。 According to the above configuration, it is possible to obtain a measurement result at a position corresponding to the length of the measurement probe by changing the measurement probe attached to the electrode plate in a plurality of measurement probes.

上記プラズマ状態測定装置において、前記測定電極は、前記支持体に形成された孔を通じて前記測定空間に向けて延びる柱状を有した測定プローブを備え、前記測定プローブの先端が前記測定端であり、前記測定プローブの基端が測定電圧が印加される端部であり、前記測定電極は、前記支持体に対して前記測定空間とは反対側に位置し、前記測定プローブを支持する電極プレートを備え、前記測定プローブは、前記測定プローブの延在方向に沿って前記測定端を前記支持体に対し変位可能に前記電極プレートに支持されていてもよい。上記構成によれば、測定プローブの測定端の位置が測定プローブの延在方向において変位することによって、測定端の位置に応じた測定結果を得ることが可能である。 In the plasma state measuring apparatus, the measuring electrode includes a measuring probe having a columnar shape extending toward the measuring space through a hole formed in the support, and the tip of the measuring probe is the measuring end. The base end of the measurement probe is the end to which the measurement voltage is applied, and the measurement electrode is located on the side opposite to the measurement space with respect to the support and includes an electrode plate that supports the measurement probe. The measurement probe may be supported by the electrode plate so that the measurement end can be displaced with respect to the support along the extending direction of the measurement probe. According to the above configuration, the position of the measurement end of the measurement probe is displaced in the extending direction of the measurement probe, so that the measurement result corresponding to the position of the measurement end can be obtained.

上記プラズマ状態測定装置において、前記支持体は、前記電極プレートを前記測定空間に対して覆い、かつ、前記測定プローブを通す前記孔を有した板状を有し、前記電極プレートが前記絶縁部材を介して前記支持体に固定されていてもよい。 In the plasma state measuring device, the support has a plate shape that covers the electrode plate with respect to the measurement space and has the holes through which the measurement probe passes, and the electrode plate holds the insulating member. It may be fixed to the support via.

上記構成によれば、電極プレートを覆う板状を有した支持体に対して、同じく板状の電極プレートが絶縁部材を介して固定されるため、支持体に対して測定電極が安定に保持されやすく、また、電極プレートと支持体との間に金属膜を形成するための原料が入り込みにくい。 According to the above configuration, the plate-shaped electrode plate is fixed to the plate-shaped support covering the electrode plate via the insulating member, so that the measurement electrode is stably held to the support. It is easy, and it is difficult for a raw material for forming a metal film to enter between the electrode plate and the support.

第1実施形態におけるプラズマ状態測定装置の構造を示す断面図。The cross-sectional view which shows the structure of the plasma state measuring apparatus in 1st Embodiment. プラズマ状態測定装置を備えるスパッタ装置の模式的な構造を示すブロック図。The block diagram which shows the typical structure of the sputtering apparatus which includes the plasma state measuring apparatus. 図2が示すスパッタ装置に取り付けられたプラズマ状態測定装置において、支持体の表面と対向する平面視における構造を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram schematically showing a structure in a plan view facing the surface of a support in a plasma state measuring device attached to the sputtering device shown in FIG. 2. 試験例1における回転角度とイオン飽和電流との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rotation angle and an ion saturation current in Test Example 1. 第2実施形態におけるプラズマ状態測定装置の構造を示す断面図。The cross-sectional view which shows the structure of the plasma state measuring apparatus in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるプラズマ状態測定装置の構造を示す断面図。The cross-sectional view which shows the structure of the plasma state measuring apparatus in 3rd Embodiment. 試験例2における回転角度とイオン飽和電流との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rotation angle and an ion saturation current in Test Example 2. 試験例2における被スパッタ面でのエロージョンの分布、および、支持体と対向する方向から見た場合のイオン飽和電流の分布を模式的に示す図。The figure which shows typically the distribution of the erosion on the surface to be sputtered in Test Example 2 and the distribution of an ion saturation current when viewed from the direction facing the support.

[第1実施形態]
図1から図4を参照して、第1実施形態のプラズマ状態測定装置、および、成膜装置を説明する。以下では、プラズマ状態測定装置の構造、成膜装置の一例であるスパッタ装置の構造、および、試験例を順に説明する。
[First Embodiment]
The plasma state measuring apparatus and the film forming apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In the following, the structure of the plasma state measuring device, the structure of the sputtering device which is an example of the film forming device, and the test example will be described in order.

[プラズマ状態測定装置の構造]
図1を参照して、プラズマ状態測定装置の構造を説明する。図1は、プラズマ状態測定装置が備える測定電極を含む平面に沿う断面構造を示している。
[Structure of plasma state measuring device]
The structure of the plasma state measuring device will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a cross-sectional structure along a plane including a measurement electrode included in the plasma state measuring device.

図1が示すように、プラズマ状態測定装置10は、支持体11、絶縁部材12、測定電極13、および、保護部材14を備えている。測定電極13は、測定空間Sに露出した測定端13a1を有している。測定電極13は、絶縁部材12を介して支持体11に固定される。保護部材14は、絶縁部材12のなかで測定電極13と接触する部分および当該部分から連なる一部分を、絶縁部材12と測定電極13とから離れて測定空間Sに対して覆う。 As shown in FIG. 1, the plasma state measuring device 10 includes a support 11, an insulating member 12, a measuring electrode 13, and a protective member 14. The measurement electrode 13 has a measurement end 13a1 exposed in the measurement space S. The measurement electrode 13 is fixed to the support 11 via the insulating member 12. The protective member 14 covers a portion of the insulating member 12 that comes into contact with the measurement electrode 13 and a portion that is continuous from the portion of the insulating member 12 with respect to the measurement space S apart from the insulating member 12 and the measurement electrode 13.

支持体11は、例えば円板状を有し、スパッタ装置が備えるステージに配置される。支持体11は、例えば金属製である。支持体11は、例えばステンレス鋼などによって形成される。支持体11は、測定空間Sに面する表面11Fと、表面11Fとは反対側の面である裏面11Rとを備えている。支持体11は、表面11Fおよび裏面11Rにそれぞれ窪み11aを有している。表面11Fの窪み11aと裏面11Rの窪み11aとは、支持体11の厚さ方向から見て重なっている。支持体11は、さらに、窪み11a間を貫通する貫通孔11bを備えている。表面11Fと対向する平面視において、窪み11aの外形、および、貫通孔11bの外形は円状であるが、円状以外の他の形状でもよい。 The support 11 has, for example, a disk shape and is arranged on a stage provided in the sputtering apparatus. The support 11 is made of metal, for example. The support 11 is made of, for example, stainless steel. The support 11 includes a front surface 11F facing the measurement space S and a back surface 11R which is a surface opposite to the front surface 11F. The support 11 has recesses 11a on the front surface 11F and the back surface 11R, respectively. The recess 11a on the front surface 11F and the recess 11a on the back surface 11R overlap each other when viewed from the thickness direction of the support 11. The support 11 further includes a through hole 11b that penetrates between the recesses 11a. In a plan view facing the surface 11F, the outer shape of the recess 11a and the outer shape of the through hole 11b are circular, but other shapes other than the circular shape may be used.

プラズマ状態測定装置10は、2つの絶縁部材12を備えている。2つの絶縁部材12は、支持体11の厚さ方向において、支持体11を挟んでいる。支持体11の表面11Fと対向する平面視において、各絶縁部材12は、例えば円筒状を有している。絶縁部材12は、筒状であれば、円筒状以外の他の形状を有してもよい。 The plasma state measuring device 10 includes two insulating members 12. The two insulating members 12 sandwich the support 11 in the thickness direction of the support 11. In a plan view facing the surface 11F of the support 11, each insulating member 12 has, for example, a cylindrical shape. The insulating member 12 may have a shape other than the cylindrical shape as long as it has a cylindrical shape.

2つの絶縁部材12は、第1絶縁部材12aおよび第2絶縁部材12bである。支持体11の厚さ方向から見て、第1絶縁部材12aの一部が、支持体11の表面11Fが有する窪み11aに嵌まっている。一方で、第2絶縁部材12bの一部が、支持体11の裏面11Rが有する窪み11aに嵌まっている。絶縁部材12は、例えば、セラミックスまたは合成樹脂によって形成される。絶縁部材12は、例えば、アルミナ(Al)または二酸化ケイ素(SiO)によって形成される。 The two insulating members 12 are a first insulating member 12a and a second insulating member 12b. When viewed from the thickness direction of the support 11, a part of the first insulating member 12a is fitted in the recess 11a of the surface 11F of the support 11. On the other hand, a part of the second insulating member 12b is fitted in the recess 11a of the back surface 11R of the support 11. The insulating member 12 is formed of, for example, ceramics or synthetic resin. The insulating member 12 is formed of, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or silicon dioxide (SiO 2 ).

保護部材14は、例えば有蓋円筒状を有している。保護部材14は、筒状であり、かつ、蓋部を有していれば、有蓋円筒状以外の他の形状を有してもよい。保護部材14は、支持体11の表面11Fに位置する絶縁部材12を、支持体11の窪み11aと保護部材14とが形成する空間内に収容している。そのため、保護部材が板状を有する場合と比べて、支持体11の表面11Fに位置する絶縁部材12に金属膜が堆積することが抑えられる。結果として、絶縁部材12に堆積した金属膜と測定電極13とが電気的に接続することが抑えられる。保護部材14の蓋部は、蓋部の厚さ方向に沿って蓋部を貫通する貫通孔を有している。保護部材14は、例えば金属製である。保護部材14は、例えばステンレス鋼によって形成される。 The protective member 14 has, for example, a covered cylinder. The protective member 14 may have a shape other than the covered cylindrical shape as long as it has a tubular shape and has a lid portion. The protective member 14 accommodates the insulating member 12 located on the surface 11F of the support 11 in the space formed by the recess 11a of the support 11 and the protective member 14. Therefore, as compared with the case where the protective member has a plate shape, it is possible to prevent the metal film from being deposited on the insulating member 12 located on the surface 11F of the support 11. As a result, it is possible to prevent the metal film deposited on the insulating member 12 from being electrically connected to the measuring electrode 13. The lid portion of the protective member 14 has a through hole penetrating the lid portion along the thickness direction of the lid portion. The protective member 14 is made of metal, for example. The protective member 14 is made of, for example, stainless steel.

本実施形態において、測定電極13は、測定プローブ13a、第1固定部材13b、および、第2固定部材13cによって形成されている。測定プローブ13aは、支持体11の厚さ方向に沿って延びる形状を有している。測定プローブ13aは、保護部材14、第1絶縁部材12a、支持体11、および、第2絶縁部材12bを記載の順に貫通している。測定プローブ13aにおいて、測定空間Sに露出する端部が測定端13a1であり、測定端13a1とは反対側の端部が電源に接続される接続端13a2である。接続端13a2には、電源によって電圧が印加される。測定プローブ13aは、金属製である。測定プローブ13aは、例えばステンレス鋼によって形成される。測定プローブ13aは、例えばねじである。 In the present embodiment, the measuring electrode 13 is formed by the measuring probe 13a, the first fixing member 13b, and the second fixing member 13c. The measuring probe 13a has a shape extending along the thickness direction of the support 11. The measuring probe 13a penetrates the protective member 14, the first insulating member 12a, the support 11, and the second insulating member 12b in the order described. In the measurement probe 13a, the end exposed to the measurement space S is the measurement end 13a1, and the end opposite to the measurement end 13a1 is the connection end 13a2 connected to the power supply. A voltage is applied to the connection end 13a2 by a power source. The measuring probe 13a is made of metal. The measuring probe 13a is made of, for example, stainless steel. The measuring probe 13a is, for example, a screw.

第1固定部材13bは、支持体11の厚さ方向から見て、保護部材14と第1絶縁部材12aとの間に位置している。第1固定部材13bは、測定プローブ13aを第1絶縁部材12aに固定するための部材である。支持体11の表面11F対向する平面視において、第1固定部材13bは、例えば円環状を有している。第1固定部材13bは、環状を有していれば、円環状以外の他の形状を有してもよい。第1固定部材13bは、金属製である。第1固定部材13bは、例えばステンレス鋼から形成される。第1固定部材13bは、例えばワッシャーである。 The first fixing member 13b is located between the protective member 14 and the first insulating member 12a when viewed from the thickness direction of the support 11. The first fixing member 13b is a member for fixing the measurement probe 13a to the first insulating member 12a. In a plan view facing the surface 11F of the support 11, the first fixing member 13b has, for example, an annular shape. The first fixing member 13b may have a shape other than the annular shape as long as it has an annular shape. The first fixing member 13b is made of metal. The first fixing member 13b is formed of, for example, stainless steel. The first fixing member 13b is, for example, a washer.

第2固定部材13cは、支持体11の厚さ方向から見て、支持体11とともに第2絶縁部材12bを挟んでいる。第2固定部材13cは、支持体11の厚さ方向において、測定プローブ13aの測定端13a1とともに、保護部材14、第1絶縁部材12a、支持体11、および、第2絶縁部材12bを挟むことによって、保護部材14、および、一対の絶縁部材12を支持体11に対して固定するための部材である。支持体11の表面11Fと対向する平面視において、第2固定部材13cは、例えば円環状を有している。第2固定部材13cは、環状を有していれば、円環状以外の他の形状を有してもよい。第2固定部材13cは、金属製である。第2固定部材13cは、例えばステンレス鋼から形成される。第2固定部材13cは、例えばナットである。 The second fixing member 13c sandwiches the second insulating member 12b together with the support 11 when viewed from the thickness direction of the support 11. The second fixing member 13c sandwiches the protective member 14, the first insulating member 12a, the support 11, and the second insulating member 12b together with the measuring end 13a1 of the measuring probe 13a in the thickness direction of the support 11. , A member for fixing the protective member 14 and the pair of insulating members 12 to the support 11. The second fixing member 13c has, for example, an annular shape in a plan view facing the surface 11F of the support 11. The second fixing member 13c may have a shape other than the annular shape as long as it has an annular shape. The second fixing member 13c is made of metal. The second fixing member 13c is formed of, for example, stainless steel. The second fixing member 13c is, for example, a nut.

このように、本実施形態では、第1固定部材13bが第1絶縁部材12aに接触する部分が、測定電極13が絶縁部材12に接触する部分であり、かつ、第2固定部材13cが第2絶縁部材12bに接触する部分が、測定電極13が絶縁部材12に接触する部分である。また、第1絶縁部材12aが有する外周面のなかで、測定電極13に接触する接触部から連続する部分が、接触部から連なる一部分である。第2絶縁部材12bが有する外周面のなかで、測定電極13に接触する接触部から連続する部分が、接触部から連なる一部分である。そして、第1絶縁部材12aのなかで、接触部、および、当該接触部に連なる一部分が、保護部材14によって覆われる部分である。一方で、第2絶縁部材12bのなかで、接触部、および、当該接触部に連なる一部分は、支持体11によって覆われている。 As described above, in the present embodiment, the portion where the first fixing member 13b contacts the first insulating member 12a is the portion where the measuring electrode 13 contacts the insulating member 12, and the second fixing member 13c is the second. The portion that contacts the insulating member 12b is the portion where the measuring electrode 13 contacts the insulating member 12. Further, in the outer peripheral surface of the first insulating member 12a, a portion continuous from the contact portion in contact with the measurement electrode 13 is a part continuous from the contact portion. In the outer peripheral surface of the second insulating member 12b, a portion continuous from the contact portion in contact with the measurement electrode 13 is a part continuous from the contact portion. Then, in the first insulating member 12a, the contact portion and a part connected to the contact portion are covered by the protective member 14. On the other hand, in the second insulating member 12b, the contact portion and a part connected to the contact portion are covered with the support 11.

このように、絶縁部材12のなかで測定電極13と接触する部分および当該部分から連なる一部分が測定空間Sに対して保護部材14によって覆われる。そのため、金属膜の原料が測定空間S中に含まれる場合に、絶縁部材12に金属膜が堆積すること、および、堆積した金属膜と測定電極13とが電気的に接続されることが抑えられる。 In this way, the portion of the insulating member 12 that comes into contact with the measurement electrode 13 and the portion that is continuous from the portion are covered with the protective member 14 with respect to the measurement space S. Therefore, when the raw material of the metal film is contained in the measurement space S, it is possible to prevent the metal film from being deposited on the insulating member 12 and to prevent the deposited metal film from being electrically connected to the measurement electrode 13. ..

第2固定部材13cは、さらに、測定プローブ13aの接続端13a2に、電源に接続される配線Wを接続させる。第2固定部材13cは、測定プローブ13aの外周面と、第2固定部材13cの内周面との間に配線Wを挟むことによって、外周面と内周面との間に配線Wを固定する。 The second fixing member 13c further connects the wiring W connected to the power supply to the connection end 13a2 of the measurement probe 13a. The second fixing member 13c fixes the wiring W between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface by sandwiching the wiring W between the outer peripheral surface of the measurement probe 13a and the inner peripheral surface of the second fixing member 13c. ..

なお、プラズマ状態測定装置10が備える金属製の部材は、上述したステンレス鋼に限らず、例えば、アルミニウムから形成されてもよい。 The metal member included in the plasma state measuring device 10 is not limited to the above-mentioned stainless steel, and may be formed of, for example, aluminum.

[スパッタ装置の構造]
図2を参照して、スパッタ装置の構造を説明する。
図2が示すように、スパッタ装置20は、プラズマ状態測定装置10を備えている。なお、図2が示す例では、プラズマ状態測定装置10が、3つの測定電極13を備えているが、測定電極13の数は、1つ以上であれば、2つ以下でもよいし4つ以上でもよい。スパッタ装置20は、プラズマが生成される空間を区画する真空槽21を備えている。真空槽21が区画する空間が、上述した測定空間Sである。測定空間Sは、金属膜の原料が含まれる空間であり、本実施形態では、金属から形成されるスパッタ粒子が飛行する空間である。真空槽21内には、支持体11を支持するステージ22が配置されている。ステージ22は、プラズマ状態測定装置10が備える支持体11を、ステージ22の中心を通る回転軸を中心とした回転が可能な状態で支持する。なお、スパッタ装置20において処理対象に対する成膜が行われる場合には、ステージ22は、処理対象を支持する。
[Structure of sputtering equipment]
The structure of the sputtering apparatus will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the sputtering apparatus 20 includes a plasma state measuring apparatus 10. In the example shown in FIG. 2, the plasma state measuring device 10 includes three measuring electrodes 13, but the number of measuring electrodes 13 may be two or less, or four or more, as long as it is one or more. It may be. The sputtering apparatus 20 includes a vacuum chamber 21 that partitions a space in which plasma is generated. The space partitioned by the vacuum chamber 21 is the measurement space S described above. The measurement space S is a space containing the raw material of the metal film, and in the present embodiment, is a space in which the sputter particles formed from the metal fly. A stage 22 that supports the support 11 is arranged in the vacuum chamber 21. The stage 22 supports the support 11 included in the plasma state measuring device 10 in a state where it can rotate about a rotation axis passing through the center of the stage 22. When film formation is performed on the processing target in the sputtering apparatus 20, the stage 22 supports the processing target.

真空槽21内において、ステージ22と対向する位置には、ターゲット23が位置している。ターゲット23が備える被スパッタ面が、測定空間Sに露出している。ターゲット23は、金属製である。ターゲット23には、直流電源24が接続されている。ターゲット23に対してステージ22とは反対側には、磁気回路25が位置している。磁気回路25は、被スパッタ面に漏洩磁場を形成する。スパッタ装置20は、ターゲット23の被スパッタ面と対向する平面視において、ターゲットの中心を通る回転軸を中心として磁気回路25を回転させる回転機構を有している。 In the vacuum chamber 21, the target 23 is located at a position facing the stage 22. The surface to be sputtered included in the target 23 is exposed in the measurement space S. The target 23 is made of metal. A DC power supply 24 is connected to the target 23. The magnetic circuit 25 is located on the opposite side of the target 23 from the stage 22. The magnetic circuit 25 forms a leakage magnetic field on the surface to be sputtered. The sputtering apparatus 20 has a rotation mechanism that rotates the magnetic circuit 25 around a rotation axis passing through the center of the target in a plan view facing the surface to be sputtered of the target 23.

スパッタ装置20は、排気部26およびスパッタガス供給部27をさらに備えている。排気部26は、真空槽21内を所定の圧力まで減圧する。排気部26は、例えばポンプとバルブとを備えている。スパッタガス供給部27は、真空槽21の外部に位置するガスボンベに接続されている。スパッタガス供給部27は、例えばマスフローコントローラーであり、真空槽21内にスパッタガスを所定の流量で供給する。 The sputtering apparatus 20 further includes an exhaust unit 26 and a sputtering gas supply unit 27. The exhaust unit 26 depressurizes the inside of the vacuum chamber 21 to a predetermined pressure. The exhaust unit 26 includes, for example, a pump and a valve. The sputter gas supply unit 27 is connected to a gas cylinder located outside the vacuum tank 21. The sputter gas supply unit 27 is, for example, a mass flow controller, and supplies the sputter gas into the vacuum chamber 21 at a predetermined flow rate.

スパッタ装置20は、プラズマ状態測定装置10の測定電極13に接続される直流電源28を備えている。直流電源28は、各測定電極13に1つずつ接続される。そのため、図2が示す例では、スパッタ装置20は、3つの直流電源28を備えている。 The sputtering apparatus 20 includes a DC power supply 28 connected to the measuring electrode 13 of the plasma state measuring apparatus 10. The DC power supply 28 is connected to each measurement electrode 13 one by one. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the sputtering apparatus 20 includes three DC power supplies 28.

スパッタ装置20では、プラズマ状態測定装置10がスパッタ装置20に搭載された後に、排気部26によって真空槽21内が所定の圧力まで減圧される。次いで、スパッタガス供給部27が所定の流量でスパッタガスを真空槽21内に供給し、その後に、直流電源24がターゲット23に直流電圧を印加する。これにより、ターゲット23の被スパッタ面における近傍にスパッタガスからプラズマが生成される。プラズマ中の正イオンがターゲット23の被スパッタ面に衝突することによって、ターゲット23からスパッタ粒子が放出される。 In the sputtering device 20, after the plasma state measuring device 10 is mounted on the sputtering device 20, the pressure inside the vacuum chamber 21 is reduced to a predetermined pressure by the exhaust unit 26. Next, the sputter gas supply unit 27 supplies the sputter gas into the vacuum chamber 21 at a predetermined flow rate, and then the DC power supply 24 applies a DC voltage to the target 23. As a result, plasma is generated from the sputtered gas in the vicinity of the surface to be sputtered of the target 23. Sputtered particles are emitted from the target 23 by the positive ions in the plasma colliding with the surface to be sputtered of the target 23.

図3は、スパッタ装置20に搭載されたプラズマ状態測定装置10の支持体11を、支持体11の表面11Fと対向する方向から見た構造を示している。なお、図3では、測定電極13が円によって模式的に示され、かつ、プラズマ状態測定装置10が備える保護部材14の図示が省略されている。 FIG. 3 shows a structure in which the support 11 of the plasma state measuring device 10 mounted on the sputtering device 20 is viewed from a direction facing the surface 11F of the support 11. In FIG. 3, the measurement electrode 13 is schematically shown by a circle, and the protective member 14 included in the plasma state measuring device 10 is not shown.

図3が示す例では、支持体11は、円板状を有している。支持体11の表面11Fと対向する平面視において、3つの測定電極13は、支持体11の中心11Cを通る同一の直線上に位置している。3つの測定電極13は、等間隔で並び、かつ、3つの測定電極13のうちの1つが、支持体11の中心11Cに位置している。 In the example shown in FIG. 3, the support 11 has a disk shape. In a plan view facing the surface 11F of the support 11, the three measurement electrodes 13 are located on the same straight line passing through the center 11C of the support 11. The three measuring electrodes 13 are arranged at equal intervals, and one of the three measuring electrodes 13 is located at the center 11C of the support 11.

上述したように、ステージ22は、支持体11の中心11Cを通る回転軸を中心とする支持体11の回転が可能な状態で、支持体11を支持している。図3が示す例では、支持体11は、左回りに回転する。支持体11の回転角度θを表現する場合に、支持体11の表面11Fと対向する平面視において、全ての測定電極13が、紙面の左右方向に沿って延び、かつ、支持体11の中心11Cを通る直線状に位置する場合の回転角度θを0°に設定する。0°に対して左回りに回転した回転角度θを正の値で示し、0°に対して右回りに回転した回転角度θを負の値で示すことが可能である。 As described above, the stage 22 supports the support 11 in a state where the support 11 can rotate about the rotation axis passing through the center 11C of the support 11. In the example shown in FIG. 3, the support 11 rotates counterclockwise. When expressing the rotation angle θ of the support 11, all the measurement electrodes 13 extend along the left-right direction of the paper surface in a plan view facing the surface 11F of the support 11, and the center 11C of the support 11 C. Set the rotation angle θ to 0 ° when it is positioned in a straight line passing through. It is possible to indicate the rotation angle θ rotated counterclockwise with respect to 0 ° as a positive value and to indicate the rotation angle θ rotated clockwise with respect to 0 ° as a negative value.

[試験例1]
図4を参照して、試験例1を説明する。以下に説明する試験例1では、各測定電極にバイアス電圧を印加することによって、測定電極におけるイオン飽和電流を測定した。
3つの測定電極を備えるプラズマ状態測定装置をスパッタ装置に搭載し、各測定電極を流れるイオン飽和電流を、以下の条件で測定した。
[Test Example 1]
Test Example 1 will be described with reference to FIG. In Test Example 1 described below, the ion saturation current at the measurement electrode was measured by applying a bias voltage to each measurement electrode.
A plasma state measuring device including three measuring electrodes was mounted on the sputtering device, and the ion saturation current flowing through each measuring electrode was measured under the following conditions.

・ターゲット アルミニウムターゲット
・ターゲットの直径 300mm
・スパッタガス アルゴンガス
・支持体 ステンレス鋼製
・支持体直径 300mm
・測定電極 ステンレス鋼製
・測定端直径 10mm
・ターゲットと測定端との間の距離 45mm
・真空槽内の圧力 0.30Pa
・ターゲットへの供給電力 6kW(3秒間)
・測定電極に印加するバイアス電圧 −100V
・ Target Aluminum target ・ Target diameter 300mm
・ Sputter gas Argon gas ・ Support made of stainless steel ・ Support diameter 300 mm
・ Measurement electrode made of stainless steel ・ Measurement end diameter 10 mm
・ Distance between target and measurement edge 45 mm
・ Pressure in the vacuum chamber 0.30Pa
・ Power supply to the target 6kW (3 seconds)
・ Bias voltage applied to the measurement electrode -100V

なお、3つの測定電極は、支持体の表面と対向する平面視において、支持体の中心に位置する中心電極、支持体の径方向において、最も外側に位置する外側電極、および、支持体の径方向において、中心電極と外側電極との間に位置する中間電極であった。そして、支持体の径方向において、中間電極を支持体の中心から70mmの位置に配置し、外側電極を支持体の中心から140mmの位置に配置した。また、イオン飽和電流を測定する際には、磁気回路の位置を、ターゲットと支持体とが対向する方向から見て、支持体の回転角度θが0°である場合に、3つの測定電極と磁気回路とが重なる位置に固定した。一方で、イオン飽和電流を測定する際には、支持体を回転させ、かつ、各回転角度での各測定電極におけるイオン飽和電流を測定した。 The three measurement electrodes are a center electrode located at the center of the support in a plan view facing the surface of the support, an outer electrode located on the outermost side in the radial direction of the support, and a diameter of the support. In the direction, it was an intermediate electrode located between the center electrode and the outer electrode. Then, in the radial direction of the support, the intermediate electrode was arranged at a position 70 mm from the center of the support, and the outer electrode was arranged at a position 140 mm from the center of the support. Further, when measuring the ion saturation current, when the position of the magnetic circuit is viewed from the direction in which the target and the support face each other and the rotation angle θ of the support is 0 °, the three measurement electrodes are used. It was fixed at a position where it overlaps with the magnetic circuit. On the other hand, when measuring the ion saturation current, the support was rotated and the ion saturation current at each measurement electrode at each rotation angle was measured.

図4が示すように、中心電極におけるイオン飽和電流は、支持体の回転角度θによらずほぼ一定であることが認められた。また、中間電極におけるイオン飽和電流は、回転角度が±60°である場合に極大値を有し、回転角度が0°である場合に極小値を有することが認められた。また、中間電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θが60°以上180°以下である場合には、回転角度θが大きくなるにつれて次第に小さくなることが認められた。さらには、中間電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θが−180°以上−60°以下である場合には、回転角度θの絶対値が大きくなるにつれて次第に小さくなることが認められた。外側電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θが0°近傍である場合に極大値を有することが認められた。 As shown in FIG. 4, it was found that the ion saturation current at the center electrode was substantially constant regardless of the rotation angle θ of the support. Further, it was found that the ion saturation current in the intermediate electrode had a maximum value when the rotation angle was ± 60 ° and a minimum value when the rotation angle was 0 °. Further, it was found that the ion saturation current in the intermediate electrode gradually decreased as the rotation angle θ increased when the rotation angle θ was 60 ° or more and 180 ° or less. Furthermore, it was found that the ion saturation current in the intermediate electrode gradually decreased as the absolute value of the rotation angle θ increased when the rotation angle θ was −180 ° or more and −60 ° or less. It was found that the ion saturation current at the outer electrode had a maximum value when the rotation angle θ was in the vicinity of 0 °.

このように、各測定電極によれば、プラズマが生成された真空槽内に配置されることによって、イオン飽和電流が測定可能であることが認められた。また、プラズマ状態測定装置によるイオン飽和電流の測定をターゲットの積算電力量が1.2kWhに到るまで行った場合でも、1回目から積算電力量1.2kWh投入するまでの各測定において、1回目に測定した結果と同様の傾向を有した結果が得られることが認められた。 As described above, according to each measurement electrode, it was confirmed that the ion saturation current can be measured by arranging the plasma in the vacuum chamber in which the plasma is generated. Further, even when the ion saturation current is measured by the plasma state measuring device until the integrated electric energy of the target reaches 1.2 kWh, the first measurement is performed from the first measurement to the integrated electric energy of 1.2 kWh. It was confirmed that the results having the same tendency as the results measured in the above were obtained.

なお、試験例1によるように、プラズマ状態測定装置によれば、スパッタ装置に搭載された磁気回路に応じたイオン飽和電流を測定することが可能である。そのため、プラズマ状態測定装置の測定結果に基づいて、所望とする磁気回路を選定することが可能でもある。 According to Test Example 1, according to the plasma state measuring device, it is possible to measure the ion saturation current according to the magnetic circuit mounted on the sputtering device. Therefore, it is also possible to select a desired magnetic circuit based on the measurement result of the plasma state measuring device.

以上説明したように、第1実施形態のプラズマ状態測定装置、および、成膜装置によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)絶縁部材12のなかで測定電極13と接触する部分および当該部分から連なる一部分が測定空間Sに対して保護部材14によって覆われる。そのため、金属膜の原料が測定空間S中に含まれる場合に、絶縁部材12に金属膜が堆積すること、および、堆積した金属膜と測定電極13とが電気的に接続されることが抑えられる。
As described above, according to the plasma state measuring apparatus and the film forming apparatus of the first embodiment, the effects described below can be obtained.
(1) A portion of the insulating member 12 that comes into contact with the measurement electrode 13 and a portion that is continuous from the portion are covered with the protective member 14 with respect to the measurement space S. Therefore, when the raw material of the metal film is contained in the measurement space S, it is possible to prevent the metal film from being deposited on the insulating member 12 and to prevent the deposited metal film from being electrically connected to the measurement electrode 13. ..

なお、上述した第1実施形態は、以下のように変更することができる。
[保護部材]
・上述した実施形態では、保護部材14として、有蓋筒状を有した部材を例示した。これに限らず、保護部材14は、保護部材14によって、絶縁部材12のなかで測定電極13に接触する部分および当該部分から連なる一部分を覆うことが可能であれば、板状でもよいし、半球状でもよい。
The above-mentioned first embodiment can be changed as follows.
[Protective member]
-In the above-described embodiment, as the protective member 14, a member having a covered tubular shape is exemplified. Not limited to this, the protective member 14 may be plate-shaped or hemispherical as long as the protective member 14 can cover the portion of the insulating member 12 that contacts the measurement electrode 13 and the portion that is continuous from the portion. It may be in the form.

[プラズマ状態測定装置]
・プラズマ状態測定装置10は、処理対象を支持するステージ22に限らず、例えば、真空槽21内に配置された部材、および、真空槽21の壁部などに支持されてもよい。真空槽21内に配置された部材は、例えば、真空槽21の壁部、および、ステージ22などに金属膜が堆積することを抑えるための防着板であってよい。この場合には、真空槽21内において処理対象に対して成膜が行われている間であっても、プラズマ状態測定装置10によってイオン飽和電流を測定することが可能である。
[Plasma state measuring device]
The plasma state measuring device 10 is not limited to the stage 22 that supports the processing target, and may be supported, for example, by a member arranged in the vacuum chamber 21 or a wall portion of the vacuum chamber 21. The member arranged in the vacuum chamber 21 may be, for example, a protective plate for suppressing the accumulation of a metal film on the wall portion of the vacuum chamber 21 and the stage 22 or the like. In this case, the ion saturation current can be measured by the plasma state measuring device 10 even while the film is being formed on the object to be processed in the vacuum chamber 21.

・処理対象に対して成膜が行われている間にプラズマ状態測定装置10によってイオン飽和電流を測定する場合には、プラズマ状態測定装置10を処理対象に対する着膜量、すなわち、薄膜の厚さを監視する装置として用いることが可能である。例えば、イオン飽和電流の積分値を処理対象に対する着膜量と見なすことが可能である。また、積分値における傾きを成膜レートと見なすことが可能である。なお、処理対象に対する着膜量からターゲットの消費量を把握することができる。そのため、イオン飽和電流の測定結果を用いて、ターゲットを交換するタイミングを決定することも可能である。 When the ion saturation current is measured by the plasma state measuring device 10 while the film is being formed on the processing target, the plasma state measuring device 10 is used to form the film on the processing target, that is, the thickness of the thin film. It can be used as a device for monitoring. For example, the integrated value of the ion saturation current can be regarded as the amount of film formation on the processing target. Further, the slope in the integrated value can be regarded as the film formation rate. In addition, the consumption amount of the target can be grasped from the film formation amount for the processing target. Therefore, it is also possible to determine the timing of exchanging the target by using the measurement result of the ion saturation current.

[成膜装置]
・プラズマ状態測定装置10は、成膜装置の一例であるスパッタ装置に限らず、プラズマCVD装置、および、イオンプレーティング装置などの他の成膜装置に搭載されてもよい。
[Film formation device]
The plasma state measuring device 10 is not limited to the sputtering device which is an example of the film forming apparatus, and may be mounted on another film forming apparatus such as a plasma CVD apparatus and an ion plating apparatus.

[第2実施形態]
図5を参照して、第2実施形態のプラズマ状態測定装置を説明する。
第2実施形態のプラズマ状態測定装置は、第1実施形態のプラズマ状態測定装置と比べて、支持体が、絶縁部材のなかで測定電極と接触する部分を測定空間に対して覆っている点が異なっている。以下では、プラズマ状態測定装置の構造を説明する。
[Second Embodiment]
The plasma state measuring apparatus of the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the plasma state measuring device of the second embodiment, as compared with the plasma state measuring device of the first embodiment, the support covers the portion of the insulating member in contact with the measuring electrode with respect to the measuring space. It's different. The structure of the plasma state measuring device will be described below.

[プラズマ状態測定装置の構造]
図5が示すように、プラズマ状態測定装置30は、絶縁部材31、測定電極32、および、支持体33を備えている。測定電極32は、測定空間Sに露出した測定端32aを有している。支持体33には、測定電極32が絶縁部材31を介して固定され、支持体33は、絶縁部材31のなかで測定電極32と接触する部分および当該部分から連なる一部分を測定空間Sに対して覆っている。本実施形態において、支持体33は、支持体33の厚さ方向に沿って支持体33を貫通する第1孔33aと、2つの第2孔33bとを有している。
[Structure of plasma state measuring device]
As shown in FIG. 5, the plasma state measuring device 30 includes an insulating member 31, a measuring electrode 32, and a support 33. The measurement electrode 32 has a measurement end 32a exposed in the measurement space S. The measurement electrode 32 is fixed to the support 33 via the insulating member 31, and the support 33 has a portion of the insulating member 31 that contacts the measurement electrode 32 and a portion that is continuous from the portion with respect to the measurement space S. Covering. In the present embodiment, the support 33 has a first hole 33a and two second holes 33b that penetrate the support 33 along the thickness direction of the support 33.

測定電極32は、測定プローブ41を備えている。測定プローブ41は、支持体33に形成された第1孔33aを通じて測定空間Sに向けて延びる柱状を有している。測定プローブ41の先端41aが上述した測定端32aであり、測定プローブ41の基端41bが、測定電圧が印加される接続端である。測定プローブ41は、第1実施形態の測定プローブ13aと同様、金属製である。測定プローブ41は、例えばステンレス鋼から形成される。測定プローブ41は、例えばねじである。測定プローブ41は、基端41bを含む柱状部41cと、先端41aとしての頭部とを備えている。測定プローブ41が延びる方向から見て、頭部は、柱状部41cからはみ出している。 The measuring electrode 32 includes a measuring probe 41. The measurement probe 41 has a columnar shape extending toward the measurement space S through the first hole 33a formed in the support 33. The tip 41a of the measurement probe 41 is the measurement end 32a described above, and the base end 41b of the measurement probe 41 is the connection end to which the measurement voltage is applied. The measuring probe 41 is made of metal like the measuring probe 13a of the first embodiment. The measuring probe 41 is made of, for example, stainless steel. The measuring probe 41 is, for example, a screw. The measuring probe 41 includes a columnar portion 41c including a base end 41b and a head portion as a tip end 41a. The head protrudes from the columnar portion 41c when viewed from the direction in which the measuring probe 41 extends.

測定電極32は、電極プレート42を備えている。電極プレート42は、支持体33に対して測定空間Sとは反対側に位置し、測定プローブ41を支持している。電極プレート42は、支持体33が広がる平面と対向する方向から見て、例えば円板状を有している。電極プレート42は、板状を有していれば、円板状以外の他の形状を有してもよい。電極プレート42は、電極プレート42の厚さ方向において電極プレート42を貫通する第1孔42aと、2つの第2孔42bとを有している。電極プレート42は、第1孔42aを通る測定プローブ41を支持している。 The measuring electrode 32 includes an electrode plate 42. The electrode plate 42 is located on the side opposite to the measurement space S with respect to the support 33, and supports the measurement probe 41. The electrode plate 42 has, for example, a disk shape when viewed from the direction facing the plane on which the support 33 spreads. The electrode plate 42 may have a shape other than the disc shape as long as it has a plate shape. The electrode plate 42 has a first hole 42a penetrating the electrode plate 42 in the thickness direction of the electrode plate 42, and two second holes 42b. The electrode plate 42 supports the measuring probe 41 passing through the first hole 42a.

測定電極32は、第1固定部材43を備えている。第1固定部材43は、支持体33が広がる平面と対向する平面視において、環状を有している。第1固定部材43は、測定プローブ41の基端41bに通されることによって、測定プローブ41を電極プレート42に固定している。第1固定部材43は、金属製である。第1固定部材43は、例えばステンレス鋼によって形成されている。第1固定部材43は、例えばナットである。第1固定部材43は、さらに、測定プローブ41の基端41bに、電源に接続される配線Wを接続させる。第1固定部材43は、測定プローブ41の外周面と第1固定部材43の内周面との間に配線Wを挟むことによって、外周面と内周面との間に配線Wを固定する。 The measurement electrode 32 includes a first fixing member 43. The first fixing member 43 has an annular shape in a plan view facing the plane on which the support 33 spreads. The first fixing member 43 fixes the measurement probe 41 to the electrode plate 42 by passing it through the base end 41b of the measurement probe 41. The first fixing member 43 is made of metal. The first fixing member 43 is made of, for example, stainless steel. The first fixing member 43 is, for example, a nut. The first fixing member 43 further connects the wiring W connected to the power supply to the base end 41b of the measurement probe 41. The first fixing member 43 fixes the wiring W between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface by sandwiching the wiring W between the outer peripheral surface of the measurement probe 41 and the inner peripheral surface of the first fixing member 43.

支持体33は、2つの第2固定部材33cを備えている。各第2固定部材33cは、電極プレート42が備える第2孔42bに1つずつ通されている。さらに、各第2固定部材33cは、支持体33が備える第2孔33bに1つずつ通されている。各第2固定部材33cは、支持体33と電極プレート42とが並ぶ方向に沿って延びる柱状部33c1と、柱状部33c1の基端に位置する頭部33c2とを備えている。支持体33と電極プレート42とが並ぶ方向から見て、頭部33c2は、柱状部33c1からはみ出している。 The support 33 includes two second fixing members 33c. Each of the second fixing members 33c is passed through the second hole 42b included in the electrode plate 42 one by one. Further, each of the second fixing members 33c is passed through the second hole 33b included in the support 33 one by one. Each second fixing member 33c includes a columnar portion 33c1 extending along the direction in which the support 33 and the electrode plate 42 are aligned, and a head 33c2 located at the base end of the columnar portion 33c1. The head 33c2 protrudes from the columnar portion 33c1 when viewed from the direction in which the support 33 and the electrode plate 42 are aligned.

各第2固定部材33cが延びる方向において、第2固定部材33cの頭部33c2と電極プレート42との間に絶縁部材31が位置し、かつ、電極プレート42と支持体33との間に絶縁部材31が位置している。これにより、電極プレート42が絶縁部材31を介して支持体33に固定されている。そのため、各絶縁部材31と電極プレート42とが接触する部分が、絶縁部材31のなかで測定電極32に接触する接触部であり、かつ、絶縁部材31の外周面のなかで、接触部から連続する部分が、接触部から連なる一部分である。 In the direction in which each of the second fixing members 33c extends, the insulating member 31 is located between the head 33c2 of the second fixing member 33c and the electrode plate 42, and the insulating member is located between the electrode plate 42 and the support 33. 31 is located. As a result, the electrode plate 42 is fixed to the support 33 via the insulating member 31. Therefore, the portion where each insulating member 31 and the electrode plate 42 come into contact with each other is a contact portion in the insulating member 31 that contacts the measurement electrode 32, and is continuous from the contact portion in the outer peripheral surface of the insulating member 31. The part to be formed is a part connected from the contact part.

支持体33は、電極プレート42を測定空間Sに対して覆い、かつ、測定プローブ41を通す第1孔33aを有した板状を有している。支持体33は、第1実施形態の支持体11と同様、金属製である。支持体33は、例えばステンレス鋼によって形成されている。 The support 33 has a plate shape that covers the electrode plate 42 with respect to the measurement space S and has a first hole 33a through which the measurement probe 41 passes. The support 33 is made of metal like the support 11 of the first embodiment. The support 33 is made of, for example, stainless steel.

このように、電極プレート42を覆う板状を有した支持体33に対して、同じく板状の電極プレート42が絶縁部材31を介して固定されるため、支持体33に対して測定電極32が安定に保持されやすく、また、電極プレート42と支持体33との間に金属膜を形成するための原料が入り込みにくい。 In this way, the plate-shaped electrode plate 42 is fixed to the plate-shaped support 33 that covers the electrode plate 42 via the insulating member 31, so that the measuring electrode 32 is fixed to the support 33. It is easy to be held stably, and it is difficult for a raw material for forming a metal film to enter between the electrode plate 42 and the support 33.

プラズマ状態測定装置30は、保護管34をさらに備えている。保護管34は、測定プローブ41が延びる方向に沿って延びる筒状を有している。保護管34は、支持体33の第1孔33aに嵌め込まれている。保護管34の一部は、測定プローブ41が延びる方向において、支持体33よりも測定空間Sに向けて突き出ている。これにより、保護管34は、測定プローブ41が備える柱状部41cのなかで、支持体33を通る部分と、支持体33よりも突き出た部分とを覆っている。保護管34は、金属製である。保護管34は、例えばステンレス鋼によって形成される。 The plasma state measuring device 30 further includes a protective tube 34. The protective tube 34 has a tubular shape extending along the direction in which the measuring probe 41 extends. The protective tube 34 is fitted in the first hole 33a of the support 33. A part of the protection tube 34 protrudes from the support 33 toward the measurement space S in the direction in which the measurement probe 41 extends. As a result, the protective tube 34 covers the portion of the columnar portion 41c included in the measuring probe 41 that passes through the support 33 and the portion that protrudes from the support 33. The protective tube 34 is made of metal. The protective tube 34 is made of, for example, stainless steel.

本実施形態では、測定電極32が測定プローブ41を複数備えている。複数の測定プローブ41において、測定プローブ41の延在方向における長さが互いに異なっている。測定プローブ41の延在方向は、電極プレート42と支持体33とが並ぶ方向である。各測定プローブ41は、電極プレート42に対する取り付けと取り外しとが可能である。複数の測定プローブ41のうちの1つが、電極プレート42に取り付けられる。 In the present embodiment, the measuring electrode 32 includes a plurality of measuring probes 41. In the plurality of measurement probes 41, the lengths of the measurement probes 41 in the extending direction are different from each other. The extending direction of the measuring probe 41 is the direction in which the electrode plate 42 and the support 33 are aligned. Each measuring probe 41 can be attached to and detached from the electrode plate 42. One of the plurality of measurement probes 41 is attached to the electrode plate 42.

そのため、複数の測定プローブ41において、電極プレート42に取り付けられる測定プローブ41を変更することによって、測定プローブ41の長さに応じた位置における測定結果を得ることが可能である。 Therefore, in the plurality of measurement probes 41, by changing the measurement probe 41 attached to the electrode plate 42, it is possible to obtain the measurement result at a position corresponding to the length of the measurement probe 41.

電極プレート42には、各タイミングにおいて、複数の測定プローブ41のうちの1つの測定プローブ41のみが取り付けられる。すなわち、測定電極32は、1つの測定プローブ41が電極プレート42に取り付けられる状態と、他の測定プローブ41が電極プレート42に取り付けられる状態とを同時には有しない。 At each timing, only one of the plurality of measurement probes 41 is attached to the electrode plate 42. That is, the measuring electrode 32 does not have a state in which one measuring probe 41 is attached to the electrode plate 42 and a state in which the other measuring probe 41 is attached to the electrode plate 42 at the same time.

本実施形態では、プラズマ状態測定装置30は、1つの測定電極32当たりに測定プローブ41と同数の保護管34をさらに備えている。複数の保護管34において、測定プローブ41の延在方向における長さが互いに異なっている。各保護管34は、複数の測定プローブ41における1つの測定プローブ41に紐付けられている。各保護管34は、当該保護管34が紐付けられた測定プローブ41の柱状部41cのなかで、支持体33を通る部分と、支持体33よりも突き出た部分とを覆うことが可能な長さを有している。 In the present embodiment, the plasma state measuring device 30 further includes the same number of protection tubes 34 as the measuring probe 41 per measuring electrode 32. In the plurality of protective tubes 34, the lengths of the measuring probes 41 in the extending direction are different from each other. Each protection tube 34 is associated with one measurement probe 41 in the plurality of measurement probes 41. Each protective tube 34 has a length capable of covering a portion passing through the support 33 and a portion protruding from the support 33 in the columnar portion 41c of the measurement probe 41 to which the protective tube 34 is associated. Has

これにより、測定プローブ41の柱状部41cに金属膜が堆積すること、および、柱状部41cが通る第1孔33aを通じて、支持体33と電極プレート42との間にスパッタ粒子が入り込むことが抑えられる。 As a result, it is possible to prevent the metal film from being deposited on the columnar portion 41c of the measurement probe 41 and the sputter particles from entering between the support 33 and the electrode plate 42 through the first hole 33a through which the columnar portion 41c passes. ..

以上説明したように、第2実施形態のプラズマ状態測定装置によれば、上述した(1)の効果に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
(2)複数の測定プローブ41において、電極プレート42に取り付けられる測定プローブ41を変更することによって、測定プローブ41の長さに応じた位置における測定結果を得ることが可能である。
As described above, according to the plasma state measuring apparatus of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the above-mentioned effect (1).
(2) In a plurality of measurement probes 41, by changing the measurement probe 41 attached to the electrode plate 42, it is possible to obtain a measurement result at a position corresponding to the length of the measurement probe 41.

(3)電極プレート42を覆う板状を有した支持体33に対して、同じく板状の電極プレート42が絶縁部材31を介して固定されるため、支持体33に対して測定電極32が安定に保持されやすく、また、電極プレート42と支持体33との間に金属膜を形成するための原料が入り込みにくい。 (3) Since the plate-shaped electrode plate 42 is fixed to the plate-shaped support 33 that covers the electrode plate 42 via the insulating member 31, the measuring electrode 32 is stable to the support 33. In addition, it is difficult for a raw material for forming a metal film to enter between the electrode plate 42 and the support 33.

なお、上述した第2実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
[測定電極]
・測定プローブ41は、測定プローブ41の延在方向に沿って測定端32aを支持体33に対し変位可能に電極プレート42に支持されてもよい。すなわち、測定プローブ41は、支持体33と測定端32aとの間の距離を変更することが可能な状態で、電極プレート42に取り付けられてもよい。これにより、測定空間Sにおける測定端32aの位置を変更することが可能である。
The above-mentioned second embodiment can be modified and implemented as follows.
[Measurement electrode]
The measurement probe 41 may be supported by the electrode plate 42 so that the measurement end 32a can be displaced with respect to the support 33 along the extending direction of the measurement probe 41. That is, the measurement probe 41 may be attached to the electrode plate 42 in a state where the distance between the support 33 and the measurement end 32a can be changed. This makes it possible to change the position of the measurement end 32a in the measurement space S.

それゆえに、上述した構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(4)測定プローブ41の測定端32aの位置が測定プローブ41の延在方向において変位することによって、測定端32aの位置に応じた測定結果を得ることが可能である。
Therefore, according to the above-described configuration, the effects described below can be obtained.
(4) By displacing the position of the measurement end 32a of the measurement probe 41 in the extending direction of the measurement probe 41, it is possible to obtain a measurement result according to the position of the measurement end 32a.

なお、測定プローブ41が、測定端32aを支持体33に対し変位可能に電極プレート42に支持される場合には、保護管34が、筒端を支持体33に対し変位可能に支持体33に支持されてもよい。これにより、測定端32aの位置に関わらず、保護管34が、測定プローブ41の柱状部41cを覆うことが可能である。また、測定プローブ41が、測定端32aを支持体33に対し変位可能に電極プレート42に支持される場合には、プラズマ状態測定装置30は、保護管34の延在方向における長さが互いに異なる複数の保護管34を備えてもよい。 When the measurement probe 41 is supported by the electrode plate 42 so that the measurement end 32a can be displaced with respect to the support 33, the protective tube 34 can displace the tubular end with respect to the support 33. May be supported. As a result, the protective tube 34 can cover the columnar portion 41c of the measurement probe 41 regardless of the position of the measurement end 32a. Further, when the measurement probe 41 is supported by the electrode plate 42 so that the measurement end 32a can be displaced with respect to the support 33, the plasma state measuring devices 30 have different lengths of the protection tubes 34 in the extending direction. A plurality of protective tubes 34 may be provided.

・測定電極32は、測定プローブ41を1つのみ備えてもよい。この場合であっても、測定電極32が絶縁部材31に接触する部分が支持体33によって覆われるため、上述した(1)に準じた効果を得ることはできる。 -The measurement electrode 32 may include only one measurement probe 41. Even in this case, since the portion where the measurement electrode 32 contacts the insulating member 31 is covered with the support 33, the effect according to (1) described above can be obtained.

[電極プレート]
・測定電極32は、電極プレート42に代えて、測定プローブ41を支持体33に固定するための柱状部材を備えてもよい。この場合には、柱状部材が、測定プローブ41が通る貫通孔、および、第2固定部材33cが通る貫通孔を有し、かつ、柱状部材と第2固定部材33cとの間、および、柱状部材と支持体33との間に絶縁部材31が位置していればよい。
[Electrode plate]
-The measurement electrode 32 may include a columnar member for fixing the measurement probe 41 to the support 33 instead of the electrode plate 42. In this case, the columnar member has a through hole through which the measurement probe 41 passes and a through hole through which the second fixing member 33c passes, and is between the columnar member and the second fixing member 33c, and the columnar member. It is sufficient that the insulating member 31 is located between the support 33 and the support 33.

[保護管]
・プラズマ状態測定装置30は、保護管34を備えていなくてもよい。この場合であっても、絶縁部材31が支持体33によって覆われるため、上述した(1)に準じた効果を得ることはできる。
[Protective tube]
-The plasma state measuring device 30 does not have to include the protective tube 34. Even in this case, since the insulating member 31 is covered with the support 33, the effect according to (1) described above can be obtained.

[第3実施形態]
図6から図8を参照して、第3実施形態のプラズマ状態測定装置を説明する。
第3実施形態のプラズマ状態測定装置は、第2実施形態のプラズマ状態測定装置と比べて、測定プローブの構造および保護管の構造が異なっている。そのため以下では、第2実施形態との相違点を詳しく説明する一方で、第3実施形態において第2実施形態と共通する構造には、第2実施形態と同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また、以下では、プラズマ状態測定装置の構造、および、試験例を順に説明する。
[Third Embodiment]
The plasma state measuring apparatus of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
The plasma state measuring device of the third embodiment is different from the plasma state measuring device of the second embodiment in the structure of the measuring probe and the structure of the protective tube. Therefore, in the following, the differences from the second embodiment will be described in detail, while the structure common to the second embodiment in the third embodiment is given the same reference numerals as those in the second embodiment. The explanation is omitted. Further, in the following, the structure of the plasma state measuring device and test examples will be described in order.

[プラズマ状態測定装置の構造]
図6を参照して、プラズマ状態測定装置の構造を説明する。
図6が示すように、プラズマ状態測定装置50は、第2実施形態のプラズマ状態測定装置30と同様、絶縁部材31、測定電極32、および、支持体33を備えている。
[Structure of plasma state measuring device]
The structure of the plasma state measuring device will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, the plasma state measuring device 50 includes an insulating member 31, a measuring electrode 32, and a support 33, similarly to the plasma state measuring device 30 of the second embodiment.

測定電極32は、測定プローブ51を備えている。測定プローブ51は、支持体33に形成された第1孔33aを通じて測定空間Sに向けて延びる柱状を有している。測定プローブ51の先端が測定端51aであり、測定プローブ51の基端が接続端51bである。プラズマ状態測定装置50は、保護管52をさらに備えている。保護管52は、支持体33に固定されて、第1孔33aから測定空間Sに向けて延びている。保護管52は、測定プローブ51が通る管状を有し、かつ、測定端51aが保護管52の内部に位置している。 The measuring electrode 32 includes a measuring probe 51. The measurement probe 51 has a columnar shape extending toward the measurement space S through the first hole 33a formed in the support 33. The tip of the measuring probe 51 is the measuring end 51a, and the base end of the measuring probe 51 is the connecting end 51b. The plasma state measuring device 50 further includes a protective tube 52. The protection tube 52 is fixed to the support 33 and extends from the first hole 33a toward the measurement space S. The protective tube 52 has a tubular shape through which the measuring probe 51 passes, and the measuring end 51a is located inside the protective tube 52.

測定端51aが保護管52の内部に位置するため、測定端51aに向けた粒子の指向性を保護管52の延在方向とすることができ、プラズマ状態測定装置50によって、粒子の流れる方向が加味された測定結果を得ることが可能である。 Since the measurement end 51a is located inside the protection tube 52, the directivity of the particles toward the measurement end 51a can be set to the extending direction of the protection tube 52, and the plasma state measuring device 50 sets the direction in which the particles flow. It is possible to obtain a measurement result that takes into account.

測定端51aが含む端面と、保護管52の筒端との間の距離は、例えば数mmに設定することが可能である。なお、測定端51aの端面は、保護管52の筒端から突き出ていなければよいため、測定端51aの端面と、保護管52の筒端とは同一の平面上に位置してもよい。ただし、測定端51aに対する金属膜の堆積を抑える観点、および、1つの測定プローブ51と他の測定プローブ51との干渉を抑える観点では、測定端51aの端面は、保護管52の筒端よりも支持体33寄りに位置することが好ましい。 The distance between the end face included in the measurement end 51a and the tubular end of the protective tube 52 can be set to, for example, several mm. Since the end face of the measurement end 51a does not have to protrude from the tubular end of the protective tube 52, the end face of the measurement end 51a and the tubular end of the protective tube 52 may be located on the same plane. However, from the viewpoint of suppressing the deposition of the metal film on the measurement end 51a and from the viewpoint of suppressing the interference between one measurement probe 51 and the other measurement probe 51, the end face of the measurement end 51a is larger than the tubular end of the protective tube 52. It is preferably located closer to the support 33.

本実施形態の測定電極32は、第2実施形態の測定電極32と同様、測定プローブ51の延在方向における長さが互いに異なる複数の測定プローブ51を備えることが可能である。 Similar to the measurement electrode 32 of the second embodiment, the measurement electrode 32 of the present embodiment can include a plurality of measurement probes 51 having different lengths in the extending direction of the measurement probe 51.

プラズマ状態測定装置50は、第3固定部材53をさらに備えている。第3固定部材53は、保護管52が延びる方向から見て、環状を有している。第3固定部材53は、保護管52が延びる方向から見て、保護管52よりも外側に位置している。第3固定部材53の内周面が保護管52の外周面に接し、かつ、第3固定部材53は、支持体33に接している。これにより、第3固定部材53は、支持体33に対して保護管52を固定している。 The plasma state measuring device 50 further includes a third fixing member 53. The third fixing member 53 has an annular shape when viewed from the direction in which the protective tube 52 extends. The third fixing member 53 is located outside the protective tube 52 when viewed from the direction in which the protective tube 52 extends. The inner peripheral surface of the third fixing member 53 is in contact with the outer peripheral surface of the protective tube 52, and the third fixing member 53 is in contact with the support 33. As a result, the third fixing member 53 fixes the protective tube 52 to the support 33.

[試験例2]
図7および図8を参照して、試験例2を説明する。
[イオン飽和電流]
プラズマ状態測定装置が8つの測定電極を備え、各測定電極を囲む保護管の筒端とターゲットとの間の距離、すなわち測定距離を15mmに設定した以外は、上述した試験例1と同一の条件で、各測定電極におけるイオン飽和電流を測定した。なお、保護管の筒端と測定端の端面との間の距離を5mmに設定した。
[Test Example 2]
Test Example 2 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
[Ion saturation current]
The same conditions as in Test Example 1 described above except that the plasma state measuring device is provided with eight measuring electrodes and the distance between the tube end of the protective tube surrounding each measuring electrode and the target, that is, the measuring distance is set to 15 mm. The ion saturation current at each measurement electrode was measured. The distance between the end face of the protective tube and the end face of the measurement end was set to 5 mm.

支持体の表面と対向する平面において、支持体の径方向に沿い、かつ、支持体の中心から外縁に向かう方向に沿って、第1測定電極から第8測定電極を等しい間隔で配置した。詳細には、第1測定電極を支持体の中心に配置し、第2測定電極を支持体の中心から20mmの位置に配置し、第3測定電極を支持体の中心から40mmの位置に配置し、第4電極を支持体の中心から60mmの位置に配置した。そして、第5測定電極を支持体の中心から80mmの位置に配置し、第6測定電極を支持体の中心から100mmの位置に配置し、第7測定電極を支持体の中心から120mmの位置に配置し、第8測定電極を支持体の中心から140mmの位置に配置した。 In the plane facing the surface of the support, the first measurement electrode to the eighth measurement electrode were arranged at equal intervals along the radial direction of the support and along the direction from the center of the support to the outer edge. Specifically, the first measurement electrode is placed in the center of the support, the second measurement electrode is placed 20 mm from the center of the support, and the third measurement electrode is placed 40 mm from the center of the support. , The fourth electrode was placed at a position 60 mm from the center of the support. Then, the 5th measurement electrode is arranged at a position of 80 mm from the center of the support, the 6th measurement electrode is arranged at a position of 100 mm from the center of the support, and the 7th measurement electrode is arranged at a position of 120 mm from the center of the support. The eighth measurement electrode was placed at a position 140 mm from the center of the support.

図7が示すように、第1測定電極におけるイオン飽和電流は、支持体の回転角度θによらずほぼ一定であることが認められた。第2測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θがほぼ±90°である場合に極大値を有し、回転角度θが0°である場合に極小値を有することが認められた。第3測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θがほぼ±75°である場合に極大値を有し、回転角度θが0°である場合に極小値を有することが認められた。第4測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θがほぼ±60°である場合に極大値を有し、回転角度θが0°である場合に極小値を有することが認められた。 As shown in FIG. 7, it was confirmed that the ion saturation current at the first measurement electrode was substantially constant regardless of the rotation angle θ of the support. It was found that the ion saturation current at the second measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was approximately ± 90 °, and had a minimum value when the rotation angle θ was 0 °. It was found that the ion saturation current at the third measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was approximately ± 75 ° and a minimum value when the rotation angle θ was 0 °. It was found that the ion saturation current at the fourth measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was approximately ± 60 ° and a minimum value when the rotation angle θ was 0 °.

第5測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θがほぼ±50°である場合に極大値を有し、回転角度θが0°である場合に極小値を有することが認められた。第6測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θがほぼ±40°である場合に極大値を有し、回転角度θが0°である場合に極小値を有することが認められた。第7測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θが0°である場合に極大値を有することが認められた。第8測定電極におけるイオン飽和電流は、回転角度θが0°である場合に極大値を有することが認められた。 It was found that the ion saturation current at the fifth measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was approximately ± 50 °, and had a minimum value when the rotation angle θ was 0 °. It was found that the ion saturation current at the sixth measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was approximately ± 40 ° and a minimum value when the rotation angle θ was 0 °. It was found that the ion saturation current at the 7th measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was 0 °. It was found that the ion saturation current at the eighth measurement electrode had a maximum value when the rotation angle θ was 0 °.

このように、試験例1と同様、各測定電極によれば、プラズマが生成された真空槽内に配置されることによって、イオン飽和電流が測定可能であることが認められた。また、プラズマ状態測定装置によるイオン飽和電流の測定をターゲットの積算電力量が1.2kWhに到るまで行った場合でも、1回目から積算電力量1.2kWh投入するまでの各測定において、1回目に測定した結果と同様の傾向を有した結果が得られることが認められた。 As described above, as in Test Example 1, it was confirmed that the ion saturation current can be measured by arranging the measurement electrodes in the vacuum chamber in which the plasma is generated. Further, even when the ion saturation current is measured by the plasma state measuring device until the integrated electric energy of the target reaches 1.2 kWh, the first measurement is performed from the first measurement to the integrated electric energy of 1.2 kWh. It was confirmed that the results having the same tendency as the results measured in the above were obtained.

[イオン飽和電流の分布]
測定距離を27mmに設定して各測定電極におけるイオン飽和電流を測定した。また、測定距離を45mmに設定して各測定電極におけるイオン飽和電流を測定した。
[Distribution of ion saturation current]
The measurement distance was set to 27 mm, and the ion saturation current at each measurement electrode was measured. Further, the measurement distance was set to 45 mm, and the ion saturation current at each measurement electrode was measured.

図8(a)は、ターゲットの被スパッタ面と対向する平面視における被スパッタ面でのエロ−ジョンの分布を示している。なお、図8(a)が示すエロ−ジョンの分布は、スパッタ装置にプラズマ状態測定装置が搭載されない状態で、上述した試験例1と同様の条件で8時間にわたって放電した場合の分布である。なお、ターゲットに対する積算電力量は、50kWhであった。被スパッタ面の近傍に生成されるプラズマの密度が高くなるほど、被スパッタ面のエロージョンが大きくなる。そのため、被スパッタ面におけるエロージョンの分布は、被スパッタ面の近傍に形成されるプラズマの密度における分布、ひいては、イオン飽和電流の分布を反映していると言える。 FIG. 8A shows the distribution of erosion on the sputtered surface in a plan view facing the sputtered surface of the target. The distribution of erosion shown in FIG. 8A is a distribution when the sputtering apparatus is not equipped with the plasma state measuring apparatus and is discharged for 8 hours under the same conditions as in Test Example 1 described above. The integrated electric energy with respect to the target was 50 kWh. The higher the density of plasma generated in the vicinity of the surface to be sputtered, the greater the erosion of the surface to be sputtered. Therefore, it can be said that the distribution of erosion on the surface to be sputtered reflects the distribution of the density of plasma formed in the vicinity of the surface to be sputtered, and by extension, the distribution of ion saturation current.

図8(a)において、基準領域R0は、被スパッタ面のなかで、エロージョンがほぼ生じていない領域であり、第1領域R1、第2領域R2、および、第3領域R3では、先に記載される領域ほど、エロージョンが大きい。 In FIG. 8A, the reference region R0 is a region in which erosion hardly occurs in the surface to be sputtered, and the first region R1, the second region R2, and the third region R3 are described above. The area that is eroded is larger.

図8(b)から図8(d)は、支持体と対向する平面視におけるイオン飽和電流の分布を示している。図8(b)は、測定距離が15mmである場合のイオン飽和電流の分布を示し、図8(c)は、測定距離が27mmである場合のイオン飽和電流の分布を示し、図8(d)は、測定距離が45mmである場合のイオン飽和電流の分布を示している。 8 (b) to 8 (d) show the distribution of the ion saturation current in the plan view facing the support. FIG. 8 (b) shows the distribution of the ion saturation current when the measurement distance is 15 mm, and FIG. 8 (c) shows the distribution of the ion saturation current when the measurement distance is 27 mm. FIG. 8 (d) ) Indicates the distribution of the ion saturation current when the measurement distance is 45 mm.

図8(b)から図8(d)において、基準領域R0は、イオン飽和電流がほぼ0である領域であり、第1領域R1、第2領域R2、第3領域R3、および、第4領域R4では、先に記載される領域ほど、イオン飽和電流が大きい。 In FIGS. 8 (b) to 8 (d), the reference region R0 is a region in which the ion saturation current is substantially 0, and is the first region R1, the second region R2, the third region R3, and the fourth region. In R4, the ion saturation current is larger in the region described above.

図8(a)から図8(d)が示すように、プラズマ状態測定装置によって測定されたイオン飽和電流の分布には、測定距離に関わらず、被スパッタ面におけるエロージョンの分布が引き写されていることが認められた。すなわち、プラズマ状態測定装置によれば、プラズマ状態測定装置が備える保護管、および、保護管内に位置する測定電極が測定領域に露出していても、真空槽内に生成されるプラズマの状態が、保護管および測定電極によって乱されないことが認められた。このように、プラズマ状態測定装置によれば、真空槽内に生成されたプラズマの状態がほぼそのまま反映されるようにイオン飽和電流を測定することが可能である。 As shown in FIGS. 8 (a) to 8 (d), the distribution of erosion on the surface to be sputtered is copied to the distribution of the ion saturation current measured by the plasma state measuring device regardless of the measurement distance. It was confirmed that there was. That is, according to the plasma state measuring device, even if the protective tube provided in the plasma state measuring device and the measuring electrode located in the protective tube are exposed in the measurement region, the state of the plasma generated in the vacuum chamber is determined. It was confirmed that it was not disturbed by the protective tube and the measuring electrode. As described above, according to the plasma state measuring device, it is possible to measure the ion saturation current so that the state of the plasma generated in the vacuum chamber is reflected almost as it is.

以上説明したように、第3実施形態のプラズマ状態測定装置によれば、上述した(1)から(3)の効果に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
(5)測定端51aが保護管52の内部に位置するため、測定端51aに向けた粒子の指向性を保護管52の延在方向とすることができ、プラズマ状態測定装置50によって、粒子の流れる方向が加味された測定結果を得ることが可能である。
As described above, according to the plasma state measuring apparatus of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the above-mentioned effects (1) to (3).
(5) Since the measurement end 51a is located inside the protection tube 52, the directivity of the particles toward the measurement end 51a can be set to the extending direction of the protection tube 52, and the plasma state measuring device 50 allows the particles to be directed. It is possible to obtain a measurement result in which the flow direction is taken into consideration.

なお、上述した第3実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
[測定電極]
・第2実施形態と同様、測定プローブ51は、測定プローブ51の延在方向に沿って測定端51aを保護管52に対し変位可能に電極プレート42に支持されてもよい。この場合には、上述した(4)に準じた効果を得ることができる。また、この場合には、保護管52が、筒端を支持体33に対し変位可能に支持体33に支持されてもよい。また、プラズマ状態測定装置50は、保護管52の延在方向における長さが互いに異なる複数の保護管52を備えてもよい。
The above-mentioned third embodiment can be modified and implemented as follows.
[Measurement electrode]
-Similar to the second embodiment, the measurement probe 51 may be supported by the electrode plate 42 so that the measurement end 51a can be displaced with respect to the protection tube 52 along the extending direction of the measurement probe 51. In this case, the effect according to (4) described above can be obtained. Further, in this case, the protective tube 52 may be supported by the support 33 so that the end of the cylinder can be displaced with respect to the support 33. Further, the plasma state measuring device 50 may include a plurality of protective tubes 52 having different lengths in the extending direction of the protective tubes 52.

・第2実施形態と同様、測定電極32は、測定プローブ51を1つのみ備えてもよい。この場合であっても、測定電極32が絶縁部材31に接触する部分が支持体33によって覆われるため、上述した(1)に準じた効果を得ることはできる。 -Similar to the second embodiment, the measurement electrode 32 may include only one measurement probe 51. Even in this case, since the portion where the measurement electrode 32 contacts the insulating member 31 is covered with the support 33, the effect according to (1) described above can be obtained.

[第3固定部材]
・支持体33に対する保護管52の固定が可能であれば、第3固定部材53は省略されてもよい。
[Third fixing member]
If the protective tube 52 can be fixed to the support 33, the third fixing member 53 may be omitted.

[電極プレート]
・第2実施形態と同様、測定電極32は、電極プレート42に代えて、測定プローブ41を支持体33に固定するための柱状部材を備えてもよい。この場合には、柱状部材が、測定プローブ41が通る貫通孔、および、第2固定部材33cが通る貫通孔を有し、かつ、柱状部材と第2固定部材33cとの間、および、柱状部材と支持体33との間に絶縁部材31が位置していればよい。
[Electrode plate]
-Similar to the second embodiment, the measuring electrode 32 may include a columnar member for fixing the measuring probe 41 to the support 33 instead of the electrode plate 42. In this case, the columnar member has a through hole through which the measurement probe 41 passes and a through hole through which the second fixing member 33c passes, and is between the columnar member and the second fixing member 33c, and the columnar member. It is sufficient that the insulating member 31 is located between the support 33 and the support 33.

10,30,50…プラズマ状態測定装置、11,33…支持体、11a…窪み、11b…貫通孔、11C…中心、11F…表面、11R…裏面、12,31…絶縁部材、12a…第1絶縁部材、12b…第2絶縁部材、13,32…測定電極、13a,41,51…測定プローブ、13a1,32a,51a…測定端、13a2,51b…接続端、13b,43…第1固定部材、13c,33c…第2固定部材、14…保護部材、20…スパッタ装置、21…真空槽、22…ステージ、23…ターゲット、24,28…直流電源、25…磁気回路、26…排気部、27…スパッタガス供給部、33a,42a…第1孔、33b,42b…第2孔、33c1,41c…柱状部、33c2…頭部、34,52…保護管、41a…先端、41b…基端、42…電極プレート、53…第3固定部材、S…測定空間、W…配線。 10, 30, 50 ... Plasma state measuring device, 11, 33 ... Support, 11a ... Depression, 11b ... Through hole, 11C ... Center, 11F ... Front surface, 11R ... Back surface, 12, 31 ... Insulating member, 12a ... First Insulating member, 12b ... Second insulating member, 13, 32 ... Measuring electrode, 13a, 41, 51 ... Measuring probe, 13a1, 32a, 51a ... Measuring end, 13a 2, 51b ... Connecting end, 13b, 43 ... First fixing member , 13c, 33c ... Second fixing member, 14 ... Protective member, 20 ... Sputtering device, 21 ... Vacuum tank, 22 ... Stage, 23 ... Target, 24, 28 ... DC power supply, 25 ... Magnetic circuit, 26 ... Exhaust part, 27 ... Sputter gas supply unit, 33a, 42a ... 1st hole, 33b, 42b ... 2nd hole, 33c1, 41c ... Columnar part, 33c2 ... Head, 34, 52 ... Protective tube, 41a ... Tip, 41b ... Base end , 42 ... Electrode plate, 53 ... Third fixing member, S ... Measurement space, W ... Wiring.

Claims (7)

支持体と、
絶縁部材と、
測定空間に露出した測定端を有し、前記絶縁部材を介して前記支持体に固定される測定電極と、
前記絶縁部材のなかで前記測定電極と接触する部分および当該部分から連なる一部分を前記測定空間に対して覆う保護部材と、を備える
プラズマ状態測定装置。
With the support
Insulation member and
A measurement electrode having a measurement end exposed in the measurement space and fixed to the support via the insulating member,
A plasma state measuring device including a portion of the insulating member that comes into contact with the measurement electrode and a protective member that covers a portion of the insulating member that is continuous from the portion of the insulating member with respect to the measurement space.
絶縁部材と、
測定空間に露出した測定端を有する測定電極と、
前記測定電極が前記絶縁部材を介して固定され、前記絶縁部材のなかで前記測定電極と接触する部分および当該部分から連なる一部分を前記測定空間に対して覆う支持体と、を備える
プラズマ状態測定装置。
Insulation member and
A measurement electrode with a measurement edge exposed in the measurement space,
A plasma state measuring apparatus including a portion of the insulating member in which the measuring electrode is fixed via the insulating member, and a support that covers a portion of the insulating member in contact with the measuring electrode and a portion connected to the measuring electrode with respect to the measuring space. ..
前記測定電極は、前記支持体に形成された孔を通じて前記測定空間に向けて延びる柱状を有した測定プローブを備え、前記測定プローブの先端が前記測定端であり、前記測定プローブの基端が測定電圧が印加される端部であり、
前記支持体に固定されて前記孔から前記測定空間に向けて延び、かつ、前記測定プローブが通る管状を有した保護管であって、前記測定端が前記保護管の内部に位置する前記保護管をさらに備える
請求項2に記載のプラズマ状態測定装置。
The measurement electrode includes a measurement probe having a columnar shape extending toward the measurement space through a hole formed in the support, the tip of the measurement probe is the measurement end, and the base end of the measurement probe is the measurement. The end to which the voltage is applied
A protective tube fixed to the support, extending from the hole toward the measurement space, and having a tubular shape through which the measurement probe passes, wherein the measurement end is located inside the protective tube. The plasma state measuring apparatus according to claim 2.
前記測定電極は、前記支持体に形成された孔を通じて前記測定空間に向けて延びる柱状を有した測定プローブを備え、前記測定プローブの先端が前記測定端であり、前記測定プローブの基端が測定電圧が印加される端部であり、
前記測定電極が前記測定プローブを複数備え、前記複数の測定プローブにおいて、前記測定プローブの延在方向における長さが互いに異なり、
前記測定電極は、前記支持体に対して前記測定空間とは反対側に位置し、前記測定プローブを支持する電極プレートを備え、
各測定プローブは、前記電極プレートに対する取り付けと取り外しとが可能であり、前記複数の測定プローブのうちの1つが、前記電極プレートに取り付けられる
請求項2に記載のプラズマ状態測定装置。
The measurement electrode includes a measurement probe having a columnar shape extending toward the measurement space through a hole formed in the support, the tip of the measurement probe is the measurement end, and the base end of the measurement probe is the measurement. The end to which the voltage is applied
The measuring electrode includes a plurality of the measuring probes, and the lengths of the measuring probes in the extending direction of the plurality of measuring probes are different from each other.
The measurement electrode is located on the side opposite to the measurement space with respect to the support, and includes an electrode plate that supports the measurement probe.
The plasma state measuring device according to claim 2, wherein each measuring probe can be attached to and detached from the electrode plate, and one of the plurality of measuring probes is attached to the electrode plate.
前記測定電極は、前記支持体に形成された孔を通じて前記測定空間に向けて延びる柱状を有した測定プローブを備え、前記測定プローブの先端が前記測定端であり、前記測定プローブの基端が測定電圧が印加される端部であり、
前記測定電極は、前記支持体に対して前記測定空間とは反対側に位置し、前記測定プローブを支持する電極プレートを備え、
前記測定プローブは、前記測定プローブの延在方向に沿って前記測定端を前記支持体に対し変位可能に前記電極プレートに支持されている
請求項2に記載のプラズマ状態測定装置。
The measurement electrode includes a measurement probe having a columnar shape extending toward the measurement space through a hole formed in the support, the tip of the measurement probe is the measurement end, and the base end of the measurement probe is the measurement. The end to which the voltage is applied
The measurement electrode is located on the side opposite to the measurement space with respect to the support, and includes an electrode plate that supports the measurement probe.
The plasma state measuring apparatus according to claim 2, wherein the measuring probe is supported on the electrode plate so that the measuring end can be displaced with respect to the support along the extending direction of the measuring probe.
前記支持体は、前記電極プレートを前記測定空間に対して覆い、かつ、前記測定プローブを通す前記孔を有した板状を有し、
前記電極プレートが前記絶縁部材を介して前記支持体に固定されている
請求項4または5に記載のプラズマ状態測定装置。
The support has a plate shape that covers the electrode plate with respect to the measurement space and has the holes through which the measurement probe passes.
The plasma state measuring apparatus according to claim 4 or 5, wherein the electrode plate is fixed to the support via the insulating member.
請求項1から6のいずれか一項に記載のプラズマ状態測定装置を備える成膜装置。
A film forming apparatus including the plasma state measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6.
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