JP2022127550A - プラズマイオン密度測定装置とこれを利用したプラズマ診断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマ内のイオン密度を測定してプラズマ密度を精密に測定する。【解決手段】プラズマイオン密度測定装置は、周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナ１０、１１と、前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する周波数分析器２０と、を含み、前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマイオン密度測定装置とこれを利用したプラズマ診断装置に関し、超高周波送受信アンテナにより測定したイオンプラズマカットオフ周波数からプラズマイオン密度を求め、これからプラズマ密度を求めることができるプラズマイオン密度測定装置を提供するためのものである。
本発明は、韓国科学技術情報通信部（Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＩＣＴ）から研究資金の支援を受ける韓国研究財団（ＮＲＦ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋｏｒｅａ）の素材革新プログラム（１７１１１２０４９０／２０２０Ｍ３Ｈ４Ａ３１０６００４、寄与度５１％）、韓国国家科学技術研究会（ＮＳＴ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｕｎｃｉｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のＲ＆Ｄコンバージェンスプログラム（１７１１０６２００７／ＣＡＰ－１７－０２－ＮＦＲＩ－０１）と未来先導型融合研究団事業（ＣＲＣ－２０－０１－ＮＦＲＩ）、そして韓国標準科学研究院（ＫＲＩＳＳ：Ｋｏｒｅａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ）から支援を受けて研究が進行された。
プラズマの応用分野が多様に拡大することに伴い、プラズマ診断技術の重要性がさらに大きくなっているが、一般的に使用されるラングミュア（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）探針の場合、印加する電圧Ｖによる電流ＩのＩ－Ｖ特性からプラズマの電子密度とイオン密度を測定することができるが、その測定正確度に劣り、探針に印加する高い電圧がプラズマを変化させることができ、工程気体環境で探針のエッチングまたは蒸着によりプラズマ測定が難しいという問題点がある。
このようなラングミュア（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）探針の問題点を解決するために、プラズマの密度と固有周波数が有する相関関係を利用するためにチャンバー内のプラズマに対して前記プラズマの固有周波数に該当する電磁気波を印加する場合、カットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）される周波数帯域をスキャンしてプラズマの密度を測定およびモニタリングする技術が開発されたが、このような技術では、プラズマ内の電子密度に基づくプラズマの周波数を分析している。
プラズマは、電気的に中性状態のイオン化した気体であり、プラズマ内には、負（－）の粒子と正（＋）の粒子が互いに同じ密度で存在し、負（－）の粒子の大部分が電子であるから、電子密度と正（＋）のイオン密度がほぼ同一であると見ることができる。
このような観点から、従来、電子密度に基づくＧＨｚ周波数帯域のプラズマの周波数のみを分析しているが、電子は、その粒子の種類が１つであるが、これとは異なって、正（＋）のイオンは、粒子の種類が多様であるから、実際薄膜蒸着およびエッチング工程で主要因子として作用する正（＋）のイオンの動きを把握する必要がある。
結局、プラズマ密度の変化によってプラズマチャンバーに印加する電力等の外部変数を調節しなければならず、従来のプラズマ密度の変化は、電子密度に基づくプラズマの周波数のみを分析しているので、実際薄膜蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することができない。
韓国登録特許第１０－０４７３７９４号公報は、アンテナ構造の周波数探針器を有する構造のプラズマ電子密度測定装置に関し、ロッド形状のプローブの送受信アンテナを具備しており、プラズマの内部に周波数探針器を挿入してプラズマ内の電子密度を測定しているが、プラズマ内のイオン密度に対しては測定していないので、薄膜蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することができないという問題点がある。
韓国登録特許第１０－０８０５８７９号公報は、プラズマ電子密度および電子温度モニタリング装置および方法に関し、プラズマ内の電子密度と電子温度をモニタリングしているが、プラズマ内のイオン密度に対しては測定しないので、薄膜エッチングおよび蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することができないという問題点がある。
韓国登録特許第１０－１２２５０１０号公報は、ロッド形状の放射アンテナとループ形状の受信アンテナを有する超高周波プローブに関し、ロッド形状の放射アンテナとループ形状の受信アンテナを具備しており、受信アンテナをループ形状として受信率を高めているが、プラズマ内のイオン密度に対しては測定していないので、薄膜エッチングおよび蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することができないという問題点がある。
韓国公開特許第１０－２０１７－００６９６５２号公報は、平面型リングタイプの超高周波プラズマ診断装置に関し、平面型リングタイプのプラズマ診断装置を具備しており、プラズマのカットオフ周波数を感知してプラズマ密度を測定するために、送信アンテナと受信アンテナを同心軸構造で配置し、前記受信アンテナは、リング形態で形成されて、送信アンテナをかばっている。ところが、このような平面型リングタイプの超高周波プラズマ診断装置は、プラズマ内のイオン密度に対しては測定していないので、薄膜エッチングおよび蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することができないという問題点がある。
韓国登録特許第１０－１７５６３２５号公報は、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置に関し、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置を具備しており、プラズマのカットオフ周波数を感知してプラズマ密度を測定するために送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ円錐形態で形成している。ところが、このような平面型円錐タイプのカットオフプローブは、プラズマ内のイオン密度に対しては測定していないので、薄膜エッチングおよび蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することができないという問題点がある。
韓国登録特許第１０－０４７３７９４号公報 韓国登録特許第１０－０８０５８７９号公報 韓国登録特許第１０－２２５０１０号公報 韓国公開特許第１０－２０１７－００６９６５２号公報 韓国登録特許第１０－１７５６３２５号公報
本発明は、プラズマ内のイオン密度を測定することを目的とする。
また、本発明は、プラズマ内のイオン密度を測定してプラズマ密度を精密に測定することを目的とする。
また、本発明は、プラズマ内のイオン密度を測定し、これを電子密度と比較して薄膜エッチングおよび蒸着工程でイオンの密度を精密に制御することを目的とする。
本発明が解決しようとする課題は、前記目的にのみ制限されず、上記で明示的に示さない他の技術的課題は、以下で本発明の構成および作用を介して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に理解することができる。
本発明では、上記課題を解決するために以下の構成を含む。
本発明は、プラズマイオン密度測定装置に関し、周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析してカットオフ周波数を測定する周波数分析器と、を含み、前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変されることを特徴とする。
本発明の前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度に変換する変換部をさらに含むことを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、探針型アンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、ループ型アンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、平面型リングタイプのアンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、平面型円錐タイプのアンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、平面型バータイプのアンテナであることを特徴とする。
また、本発明は、プラズマ密度測定装置に関し、周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析してカットオフ周波数を測定する周波数分析器と、を含み、前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変されることを特徴とする。
本発明の前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度に変換する変換部をさらに含むことを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、探針型アンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、ループ型アンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、平面型リングタイプのアンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、平面型円錐タイプのアンテナであることを特徴とする。
本発明の前記送受信アンテナは、平面型バータイプのアンテナであることを特徴とする。
また、本発明は、プラズマ診断装置に関し、周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析してカットオフ周波数を測定する周波数分析器と、前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマ電子密度またはプラズマイオン密度に変換する変換部と、前記変換部で変換されたプラズマ電子密度とプラズマイオン密度を比較する比較部と、を含むことを特徴とする。
本発明の前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変される場合と、０．５ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の範囲で可変される場合を含むことを特徴とする。
また、本発明は、プラズマ工程装置に関し、プラズマを生成する真空チャンバーと、前記真空チャンバー内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析してカットオフ周波数を測定する周波数分析器と、前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度またはプラズマ電子密度に変換する変換部と、前記変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する比較部と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、プラズマ診断方法に関し、真空チャンバー内にプラズマを生成する段階と、前記真空チャンバー内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する段階と、送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析してカットオフ周波数を測定する段階と、周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度または電子密度に変換する段階と、変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する段階と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、プラズマ工程方法に関し、真空チャンバー内にプラズマを生成する段階と、前記真空チャンバー内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する段階と、送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析してカットオフ周波数を測定する段階と、周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度または電子密度に変換する段階と、変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する段階と、比較部で比較されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度の差異によってプラズマ生成のために印加される電源供給部の供給電力、気体流量、放電圧力のうち少なくてもいずれか１つを制御する段階と、を含むことを特徴とする。
本発明の効果は、プラズマ内のイオン密度を測定することを可能にすることである。
また、本発明の他の効果は、プラズマ内のイオン密度を測定してプラズマ密度を精密に測定することができるようにすることである。
また、本発明のさらに他の効果は、プラズマ内のイオン密度を測定し、これを電子密度と比較して薄膜蒸着工程でイオンの動きを精密に制御することができるようにすることである。
本発明による効果は、前記効果にのみ制限されず、上記で明示的に示さない他の効果は、以下で本発明の構成および作用を介して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に理解することができる。
図１は、プラズマ工程制御のための真空チャンバー内の汚染粒子の測定とプラズマ周波数の測定を行うための概略的な構成図を示す。 図２は、図１の構成図を上部から見下ろす場合、汚染粒子の測定のためのレーザー光学系を示す。 図３は、真空チャンバー内のプラズマ周波数を測定するための本発明の具体的な構成図を示す。 図４（ａ）は、プラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図４（ｂ）は、プラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。 図５（ａ）は、印加される電力を変化させながら、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図５（ｂ）は、印加される電力を変化させながら、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。 図６（ａ）は、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、 図６（ｂ）は、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内でプラズマ電子密度に対するプラズマイオン密度の理論値と実際測定値を比較して示す。 図７（ａ）は、印加される電力を変化させながら、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図７（ｂ）は、印加される電力を変化させながら、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。 図８（ａ）は、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図８（ｂ）は、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内でプラズマ電子密度に対するプラズマイオン密度の理論値と実際測定値を比較して示す。 図９（ａ）は、印加される電力を変化させながら、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図９（ｂ）は、印加される電力を変化させながら、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。 図１０（ａ）は、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図１０（ｂ）は、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内でプラズマ電子密度に対するプラズマイオン密度の理論値と実際測定値を比較して示す。 図１１（ａ）は、ＨｅとＡｒ混合ガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で前記混合ガス内Ｈｅの割合による電子プラズマ周波数に対するプラズマＡｒイオンとＨｅイオンそれぞれの周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図１１（ｂ）は、ＨｅとＡｒ混合ガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で前記混合ガス内Ｈｅの割合によるＨｅイオン密度、Ａｒイオン密度、電子密度の変化を示す。 図１２は、ロッド形状のプローブの送受信アンテナの具体的な形状を示す。 図１３は、ロッド形状の放射アンテナとループ形状の受信アンテナの具体的な形状を示す。 図１４は、平面型リングタイプのプラズマ診断装置の具体的な形状を示す。 図１５は、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置の具体的な形状を示す。 図１６は、平面型バータイプのプラズマ診断装置の具体的な形状を示す。 図１７は、本発明のプラズマイオン測定装置を使用するプラズマ診断方法のフローチャートを示す。
以下、本発明の好適な実施形態による全体的な構成および作用について説明することとする。このような実施形態は、例示的なものであり、本発明の構成および作用を制限せず、実施形態において明示的に示さない他の構成および作用も、以下で本発明の実施形態を介して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に理解できる場合は、本発明の技術的思想と見ることができる。
図１は、プラズマ工程制御のための真空チャンバー内の汚染粒子の測定とプラズマ周波数の測定を行うための概略的な構成図を示す。
図１を参照すると、真空チャンバー内のプラズマ工程制御のために汚染粒子の測定とプラズマ周波数の測定を行うことになり、汚染粒子の測定は、レーザー光源８０と感知器８１、８２、８３からなるレーザー光学系、発光分光分析装置（ＯＥＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）８５、汚染粒子収集器８７等により行われ得る。
前記発光分光分析装置８５は、プラズマ内の活性種とプラズマを検出するだけでなく、汚染粒子を検出するのにも活用され得、前記レーザー光学系は、真空チャンバーの壁面の窓を介してレーザー光源８０から生成されたレーザーが真空チャンバー内のプラズマを貫通し、これを前記感知器８１、８２、８３で前記レーザーを検出した後、その結果からプラズマ内の汚染粒子を測定することができる。
また、プラズマ周波数を測定するために、送受信アンテナ１０、１１、ネットワーク信号分析器または周波数分析器２０、スイッチング回路２１、真空チャンバー３０、電源供給部４０、マッチング回路５０、基板６０、基板支持部７０を具備している。
前記送受信アンテナ１０、１１の場合、多様な形態が活用され得、平面型送受信アンテナ１１は、前記真空チャンバー３０の壁面内に埋め込まれるか、または基板支持部７０内に埋め込まれることもできる。
前記時分割ネットワーク信号分析器または周波数分析器２０と前記複数の送受信アンテナ１０、１１との間には、前記スイッチング回路２１を具備して、スイッチング動作により前記時分割ネットワーク信号分析器または周波数分析器２０と前記複数の送受信アンテナ１０、１１との間で送受信される信号の時間差を区分してそれぞれの送受信アンテナ１０、１１を作動するようにすることができる。
図２は、図１の構成図を上部から見下ろす場合、汚染粒子の測定のためのレーザー光学系を示す。
図２を参照すると、レーザー光源８０から生成されるレーザー光は、真空チャンバー３０の壁面の窓を介して前記真空チャンバー３０内に生成されたプラズマを貫通することになり、レーザー光は、プラズマを貫通して、プラズマ内の汚染粒子によりレーザー光の強度が減殺されたりレーザー光が散乱されたりされ得る。
レーザー光の強度が減殺される場合、感知器８１でこれを検出することができ、汚染粒子が増加すると判別することができ、レーザー光が散乱される場合、その散乱される角度によって感知器８２でこれを検出して汚染粒子の大きさを判別することになる。
また、感知器８３でも、レーザー光が散乱される場合、その散乱される角度によって汚染粒子の大きさを判別することができ、前記感知器８２と前記感知器８３で判別した汚染粒子の大きさが互いに対称性を有する程度によって汚染粒子の形態が球形であるかまたは非球形であるかを判別することができることになる。
図３は、真空チャンバー内のプラズマ周波数を測定するための本発明の具体的な構成図を示す。
図３を参照すると、本発明は、真空チャンバー内のプラズマ周波数を測定するために、送受信アンテナ１０、周波数分析器２０、真空チャンバー３０、電源供給部４０、電力制御部４１、マッチング回路５０、基板６０、基板支持部７０を具備している。
前記送受信アンテナ１０は、周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、これを受信することができ、前記真空チャンバー３０内で位置を移動することができる。
前記送受信アンテナ１０は、多様な形態で構成できるが、ロッド形状のプローブの送受信アンテナ、ロッド形状の放射アンテナとループ形状の受信アンテナ、平面型リングタイプのプラズマ診断装置、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置、平面型バータイプのプラズマ診断装置であり得、前記平面型リングタイプのプラズマ診断装置、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置、平面型バータイプのプラズマ診断装置は、真空チャンバーの壁面、基板支持部に埋め込まれて形成されることもできる。
前記周波数分析器２０は、前記送受信アンテナ１０に連結されて、プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析することができる。
前記電源供給部４０は、真空チャンバー内に供給されるガスをイオン化してプラズマを生成するために高周波電源を供給することができ、前記マッチング回路５０は、インピーダンスマッチングまたは整合のための構成であり、反射損失を最小化するために連結され得る。
半導体工程では、蒸着またはエッチングのために前記真空チャンバー３０内に基板支持部７０を具備し、前記基板支持部７０の上に半導体ウェハー、ディスプレイ基板等の基板６０が位置するようにしてプラズマ発生のためのガスを前記真空チャンバー３０内に注入すると、前記電源供給部４０により供給される電力により前記ガスがイオン化して、プラズマが発生する。
前記プラズマ内には、イオンと電子が含まれており、プラズマ内のイオンと電子の動きを制御して蒸着またはエッチングを精密に行うことができ、前記プラズマ密度の変化を測定し、前記電源供給部４０により供給される電力を調節することによって、さらに精密に行うことができることになる。
プラズマは、イオン化した中性気体であるから、イオンと電子がほぼ同じ密度で存在すると思われるが、単一種類の粒子である電子とは異なって、イオンは、その種類が多様であるだけでなく、正（＋）のイオンと負（－）のイオンが存在することができ、前記真空チャンバー３０内に混合ガスが注入される場合、多様な種類の正（＋）のイオンと負（－）のイオンが存在することができる。
従来、電子プラズマ周波数の測定だけで電子密度を計算し、これからプラズマ密度を計算して前記電源供給部４０により供給される電力を調節して半導体工程を行っているが、このような場合には、上記で説明したように、プラズマ内に存在する多様な種類のイオンの動きを精密に制御することができないことになる。
図４（ａ）は、プラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図４（ｂ）は、プラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。
図４（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＡｒガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、１００ｋＨｚ～５００ＭＨｚの範囲で可変され得、より好ましくは、前記マイクロウェーブの周波数帯域は、４００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲で可変され得、２．５１ＭＨｚでカットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）されていることを示している。前記カットオフ周波数が、まさに固有周波数であるイオンプラズマ周波数に該当する。
前記イオンプラズマ周波数ｆｐｉは、次の数式１で示すことができ、これからイオン密度を計算することができる。
Figure 2022127550000002
ここで、ｅ は、基本電荷量、ｎｉは、イオン密度（ｃｍ－３）、ε０は、真空での誘電率、Ｍｉは、イオン質量である。
図４（ｂ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＡｒガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０．５～２ＧＨｚの範囲または０．５～１０ＧＨｚで可変され得、０．６９ＧＨｚでカットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）されていることを示している。前記カットオフ周波数が、まさに固有周波数である電子プラズマ周波数に該当する。
前記電子プラズマ周波数ｆｐｅは、次の［数式２］で示すことができ、これから電子密度を計算することができる。
Figure 2022127550000003
ここで、ｅ は、基本電荷量、ｎｅは、電子密度（ｃｍ－３）、ε０は、真空での誘電率、ｍｅは、電子質量である。
プラズマ内のイオン密度ｎｉと電子密度ｎｅが同一であるので、前記イオンプラズマ周波数ｆｐｉの理論値は、前記電子プラズマ周波数ｆｐｅに対して次の［数式３］で示すことができる。
Figure 2022127550000004
図５（ａ）は、印加される電力を変化させながら、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図５（ｂ）は、印加される電力を変化させながら、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。
図５（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＨｅガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０～１０ＭＨｚの範囲で可変されており、プラズマ生成のために印加される電源供給部４０の電力が増加するにつれて、イオンプラズマ周波数ｆｐｉが増加していることを示している。
図５（ｂ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＨｅガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０～０．４ＧＨｚの範囲で可変されており、プラズマ生成のために印加される電源供給部４０の電力が増加するにつれて、電子プラズマ周波数ｆｐｅが増加していることを示している。
図６（ａ）は、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図６（ｂ）は、Ｈｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内でプラズマ電子密度に対するプラズマイオン密度の理論値と実際測定値を比較して示す。
図６（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＨｅガスを注入してプラズマが生成された場合、イオンプラズマ周波数と電子プラズマ周波数を測定し、前記電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際イオンプラズマ周波数の測定値を比較してグラフで示している。
イオンプラズマ周波数の理論値は、［数式３］で示したように、電子プラズマ周波数と互いに比例する関係を有し、質量比の平方根を傾きとしてグラフ上で直線で表示されており、実際イオンプラズマ周波数を測定した値も、前記イオンプラズマ周波数の理論値と比較してその差異が最高４．４２％以内の範囲内で測定されている。
図６（ｂ）を参照すると、プラズマイオン密度と電子密度を比較すると、実際イオンプラズマ周波数を測定した値から変換したイオン密度も、前記イオンプラズマ周波数の理論値から変換したイオン密度と比較してその差異が最高８．６４％以内の範囲で測定されている。
このように、単一のＨｅガスから生成されるプラズマの密度を測定する場合には、電子密度を使用する場合とイオン密度を使用する場合、いずれの場合にも、精密な測定が可能であることが分かる。
図７（ａ）は、印加される電力を変化させながら、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図７（ｂ）は、印加される電力を変化させながら、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示している。
図７（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＮｅガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０～１０ＭＨｚの範囲で可変されており、プラズマ生成のために印加される電源供給部４０の電力が増加するにつれて、イオンプラズマ周波数ｆｐｉが増加していることを示している。
図７（ｂ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＮｅガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０～２ＧＨｚの範囲で可変されており、プラズマ生成のために印加される電源供給部４０の電力が増加するにつれて、電子プラズマ周波数ｆｐｉが増加していることを示している。
図８（ａ）は、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図８（ｂ）は、Ｎｅガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内でプラズマ電子密度に対するプラズマイオン密度の理論値と実際測定値を比較して示している。
図８（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＮｅガスを注入してプラズマが生成された場合、イオンプラズマ周波数と電子プラズマ周波数を測定し、前記電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際イオンプラズマ周波数の測定値を比較してグラフで示している。
イオンプラズマ周波数の理論値は、［数式３］で示したように、電子プラズマ周波数と互いに比例する関係を有し、質量比の平方根を傾きとしてグラフ上で直線で表示されており、実際イオンプラズマ周波数を測定した値も、前記イオンプラズマ周波数の理論値と比較してその差異が最高３．９７％以内の範囲で測定されている。
図８（ｂ）を参照すると、プラズマイオン密度と電子密度を比較すると、実際イオンプラズマ周波数を測定した値から変換したイオン密度も、前記イオンプラズマ周波数の理論値から変換したイオン密度と比較してその差異が最高８．０９％以内の範囲に測定されている。
このように、単一のＮｅガスから生成されるプラズマの密度を測定する場合には、電子密度を使用する場合とイオン密度を使用する場合、いずれの場合にも、精密な測定が可能であることが分かる。
図９（ａ）は、印加される電力を変化させながら、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを示し、図９（ｂ）は、印加される電力を変化させながら、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを示す。
図９（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＡｒガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数のイオンプラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０～１０ＭＨｚの範囲で可変されており、プラズマ生成のために印加される電源供給部４０の電力が増加するにつれて、イオンプラズマ周波数ｆｐｉが増加していることを示している。
図９（ｂ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＡｒガスを注入してプラズマが生成された場合、周波数分析器２０は、送受信アンテナ１０を介してプラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数を可変し、受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、透過係数の電子プラズマ周波数スペクトルを表示している。
前記マイクロウェーブの周波数帯域は、０～２ＧＨｚの範囲で可変されており、プラズマ生成のために印加される電源供給部４０の電力が増加するにつれて、電子プラズマ周波数ｆｐｅが増加していることを示している。
図１０（ａ）は、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図１０（ｂ）は、Ａｒガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内でプラズマ電子密度に対するプラズマイオン密度の理論値と実際測定値を比較して示す。
図１０（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＮｅガスを注入してプラズマが生成された場合、イオンプラズマ周波数と電子プラズマ周波数を測定し、前記電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際イオンプラズマ周波数の測定値を比較してグラフで示している。
イオンプラズマ周波数の理論値は、［数式３］で示したように、電子プラズマ周波数と互いに比例する関係を有し、質量比の平方根を傾きとしてグラフ上で直線で表示されており、実際イオンプラズマ周波数を測定した値も、前記イオンプラズマ周波数の理論値と比較してその差異が最高２．１５％以内の範囲で測定されている。
図１０（ｂ）を参照すると、プラズマイオン密度と電子密度を比較すると、実際イオンプラズマ周波数を測定した値から変換したイオン密度も、前記イオンプラズマ周波数の理論値から変換したイオン密度と比較してその差異が最高４．３３％以内の範囲で測定されている。
このように、単一のＡｒガスから生成されるプラズマの密度を測定する場合には、電子密度を使用する場合とイオン密度を使用する場合、いずれの場合にも、精密な測定が可能であることが分かる。
図１１（ａ）は、ＨｅとＡｒ混合ガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で前記混合ガス内Ｈｅの割合による電子プラズマ周波数に対するプラズマＡｒイオンとＨｅイオンそれぞれの周波数の理論値と実際測定値を比較して示し、図１１（ｂ）は、ＨｅとＡｒ混合ガスによるプラズマが生成された真空チャンバー内で前記混合ガス内Ｈｅの割合によるＨｅイオン密度、Ａｒイオン密度、電子密度の変化を示している。
図１１（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＨｅとＡｒ混合ガスを注入してプラズマが生成された場合、前記混合ガス内Ｈｅの割合によるイオンプラズマ周波数と電子プラズマ周波数を測定し、前記電子プラズマ周波数に対するＨｅとＡｒそれぞれのイオンプラズマ周波数の理論値と実際イオンプラズマ周波数の測定値を比較してグラフで示している。
Ｈｅイオンプラズマ周波数の理論値とＡｒイオンプラズマ周波数の理論値は、［数式３］で示したように、電子プラズマ周波数ｆｐｅと互いに比例する関係を有し、Ｈｅガスのみが注入される場合とＡｒガスのみが注入される場合のそれぞれに対してグラフ上でそれぞれ点線と直線で表示されており、混合ガスが注入される場合、実際イオンプラズマ周波数の測定値ｆｐｉが１つの測定値で示されている。
混合ガスが注入される場合、様々なイオンの挙動が１つのイオンプラズマ周波数で測定されていることである。
前記グラフ上に示されるように、実際イオンプラズマ周波数の測定値ｆｐｉは、Ｈｅイオンプラズマ周波数の理論値とは大きな差異を示し、前記混合ガス内Ｈｅの割合が低い場合には、実際イオンプラズマ周波数の測定値ｆｐｉがＡｒイオンプラズマ周波数の理論値と同一であるが、前記混合ガス内Ｈｅの割合が大きくなるにつれて、実際イオンプラズマ周波数の測定値ｆｐｉがＡｒイオンプラズマ周波数の理論値と差異を示している。
すなわち、Ａｒイオンプラズマ周波数の理論値は、電子プラズマ周波数から計算されるという点から、電子プラズマ周波数の測定だけでは、プラズマ内イオン密度の変化を精密に測定できないということが分かる。
一方、上記で説明したＨｅイオンプラズマ周波数の理論値は、真空チャンバーにＨｅガスのみを注入した場合、電子プラズマ周波数ｆｐｅから計算された値であり、Ａｒイオンプラズマ周波数の理論値は、真空チャンバーにＡｒガスのみを注入した場合、電子プラズマ周波数ｆｐｅから計算された値であるから、後で混合ガスが真空チャンバーに注入される場合、Ｈｅイオンプラズマ周波数、Ａｒイオンプラズマ周波数、Ｈｅイオン濃度、Ａｒが来た濃度を計算して比較するようにする。
図１１（ｂ）を参照すると、混合ガス内Ｈｅの割合が小さい場合には、混合ガス内の電子密度とＡｒイオン密度がほぼ同一であるが、混合ガス内Ｈｅの割合が大きくなるにつれて、混合ガス内の電子密度とＡｒイオン密度が差異を示している。
参考として、グラフ上に上記差異は、非常に小さい差異と見られるが、グラフの縦軸がログ値であるという点から、実際は、非常に大きい差異であり、縦軸をログ値とした理由は、Ｈｅイオン密度があまり小さくて、これを１つのグラフ上に示すためである。
一方、Ｈｅイオン密度、Ａｒイオン密度は、次の式で計算された値である。
Figure 2022127550000005
Figure 2022127550000006
Figure 2022127550000007
Figure 2022127550000008
［数式４］は、上記で説明したように、混合ガスが注入される場合、全体イオン挙動に対する１つのイオンプラズマ周波数のみが測定されることによって、このような1つの周波数は、ＨｅイオンとＡｒイオンの質量中心運動から測定されたものと推定して導き出されたのである。
［数式５］は、［数式１］と同様に、Ｈｅイオンプラズマ周波数をＨｅイオン密度で示す式であり、［数式６］も、Ａｒイオンプラズマ周波数をＡｒイオン密度で示す式である。そして、［数式６］では、［数式７］を活用してＡｒイオン密度をＨｅイオン密度で示したものである。
結局、３つの［数式４］、［数式５］、［数式６］から３つの変数であるＨｅイオンプラズマ周波数、Ａｒイオンプラズマ周波数、Ｈｅイオン密度を求め、その後、［数式７］によりＡｒイオン密度を求めることができる。
したがって、混合ガス内の電子密度とＡｒイオン密度が差異を示す場合には、電子密度の測定だけでは、プラズマ工程制御が精密に行われることができず、Ａｒイオン密度の測定によってさらに精密なプラズマ工程制御が可能になり得る。
また、従来の通常のイオン測定方法は、イオン電流式でＢｏｈｍ速度の仮定によって概略的な値が得られるのに対し、本発明によるイオン密度測定法は、Ｂｏｈｍ速度が考慮されないため、さらに精密な測定方法と言える。
図１２は、ロッド形状のプローブの送受信アンテナの具体的な形状を示す。
図１２を参照すると、送受信アンテナ１０、１１は、ロッド形状のプローブの送受信アンテナをプラズマの内部に挿入する方式で使用され得る。
図１３は、ロッド形状の放射アンテナとループ形状の受信アンテナの具体的な形状を示す。
図１３を参照すると、送受信アンテナ１０、１１は、ロッド形状の放射アンテナとループ形状の受信アンテナをプラズマの内部に挿入する方式で使用され得、受信アンテナをループ形状にして受信率を高めることができる。
図１４は、平面型リングタイプのプラズマ診断装置の具体的な形状を示す。
図１４を参照すると、送受信アンテナ１０、１１は、送信アンテナと受信アンテナを同心軸構造で配置し、平面型で形成することができ、前記受信アンテナは、リング形態で形成されて、送信アンテナを覆うようにして受信率を高めることができる。
図１５は、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置の具体的な形状を示す。
図１５を参照すると、送受信アンテナ１０、１１は、送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ平面型円錐形態で形成することができる。
図１６は、平面型バータイプのプラズマ診断装置の具体的な形状を示す。
図１６を参照すると、送受信アンテナ１０、１１は、送信アンテナと受信アンテナが平面型四角形状で形成され得、側面が対向するように配置されて、透過信号の強度が強くなるようにして受信率を高めることができる。
前記平面型リングタイプのプラズマ診断装置、平面型円錐タイプのプラズマ診断装置、平面型バータイプのプラズマ診断装置は、真空チャンバーの壁面、基板支持部等に埋め込まれて使用され得、ウェハー型基板に埋め込まれて使用されることもできる。
図１７は、本発明のプラズマイオン測定装置を使用するプラズマ診断方法のフローチャートを示す。
図１７を参照すると、本発明のプラズマ診断方法は、半導体工程またはディスプレイ工程でプラズマ工程を使用する場合、プラズマ診断方法を活用してさらに精密な工程を進めることができる。
本発明のプラズマ工程方法は、まず、真空チャンバー３０内にプラズマを生成する段階Ｓ１００を行い、前記真空チャンバー３０内に送受信アンテナ１０を挿入して前記真空チャンバー３０内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する段階Ｓ２００を行うことになる。
周波数分析器２０は、前記送受信アンテナ１０で受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する段階Ｓ３００を行い、前記マイクロウェーブの周波数帯域が０～１０ＭＨｚの範囲で可変される場合、カットオフ周波数であるイオンプラズマ周波数が測定され得、また、前記マイクロウェーブの周波数帯域が０．５～２ＧＨｚの範囲で可変される場合には、カットオフ周波数である電子プラズマ周波数が測定され得る。
次に、前記周波数分析器２０で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度または電子密度に変換する段階Ｓ４００を行い、変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する段階Ｓ５００を行うことになる。
これと関連しては、［数式４］～［数式７］と図９（ｂ）を参照して説明したように、３つの［数式４］、［数式５］、［数式６］から３つの変数であるＨｅイオンプラズマ周波数、Ａｒイオンプラズマ周波数、Ｈｅイオン密度を求め、その後、［数式７］によりＡｒイオン密度を求めた後、これを比較できることになる。
比較部が図示されてはいないが、比較部で比較されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度の差異によってプラズマ生成のために印加される電源供給部４０の供給電力を電力制御部４１で制御する段階Ｓ６００を行って、混合ガス内の電子密度とイオン密度が差異を示す場合には、電子密度の測定だけではプラズマ工程制御が精密に行われることができず、イオン密度の測定によってさらに精密なプラズマ工程制御が可能になり得る。
また、このようなプラズマ診断方法のフローチャートは、コンピュータプログラムで具現され得、本発明の各構成要素は、ハードウェアまたはソフトウェアで具現され得る。
１０、１１ 送受信アンテナ
２０ ネットワーク信号分析器または周波数分析器
２１ スイッチング回路
３０ 真空チャンバー
４０ 電源供給部
４１ 電力制御部
５０ マッチング回路
６０ 基板
７０ 基板支持部
８０ レーザー光源
８１、８２、８３ 感知器
８５ 発光分光分析装置（ＯＥＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）
８７ 汚染粒子収集器
９０ 汚染粒子
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１ 送信アンテナ
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２ 受信アンテナ
図１０（ａ）を参照すると、真空チャンバー３０内にＡｒガスを注入してプラズマが生成された場合、イオンプラズマ周波数と電子プラズマ周波数を測定し、前記電子プラズマ周波数に対するイオンプラズマ周波数の理論値と実際イオンプラズマ周波数の測定値を比較してグラフで示している。

Claims (19)

  1. プラズマイオン密度測定装置において、
    周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、
    前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する周波数分析器と、を含み、
    前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変されることを特徴とするプラズマイオン密度測定装置。
  2. 前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度に変換する変換部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  3. 前記送受信アンテナは、探針型アンテナであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  4. 前記送受信アンテナは、ループ型アンテナであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  5. 前記送受信アンテナは、平面型リングタイプのアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  6. 前記送受信アンテナは、平面型円錐タイプのアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  7. 前記送受信アンテナは、平面型バータイプのアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  8. プラズマ密度測定装置において、
    周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、
    前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する周波数分析器と、を含み、
    前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変されることを特徴とするプラズマ密度測定装置。
  9. 前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度に変換する変換部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ密度測定装置。
  10. 前記送受信アンテナは、探針型アンテナであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ密度測定装置。
  11. 前記送受信アンテナは、ループ型アンテナであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ密度測定装置。
  12. 前記送受信アンテナは、平面型リングタイプのアンテナであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  13. 前記送受信アンテナは、平面型円錐タイプのアンテナであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  14. 前記送受信アンテナは、平面型バータイプのアンテナであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマイオン密度測定装置。
  15. プラズマ診断装置において、
    周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、
    前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する周波数分析器と、
    前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマ電子密度またはプラズマイオン密度に変換する変換部と、
    前記変換部で変換されたプラズマ電子密度とプラズマイオン密度を比較する比較部と、を含むことを特徴とするプラズマ診断装置。
  16. 前記プラズマに印加されるマイクロウェーブの周波数は、１００ｋＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の範囲で可変される場合と、０．５ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の範囲で可変される場合を含むことを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ診断装置。
  17. プラズマ工程装置において、
    プラズマを生成する真空チャンバーと、
    前記真空チャンバー内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する送受信アンテナと、
    前記送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する周波数分析器と、
    前記周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度またはプラズマ電子密度に変換する変換部と、
    前記変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する比較部と、を含むことを特徴とするプラズマ工程装置。
  18. プラズマ診断方法において、
    真空チャンバー内にプラズマを生成する段階と、
    前記真空チャンバー内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する段階と、
    送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する段階と、
    周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度または電子密度に変換する段階と、
    変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する段階と、を含むことを特徴とするプラズマ診断方法。
  19. プラズマ工程方法において、
    真空チャンバー内にプラズマを生成する段階と、
    前記真空チャンバー内で周波数が可変されるマイクロウェーブをプラズマに印加し、受信する段階と、
    送受信アンテナで受信されるマイクロウェーブの周波数を分析して、カットオフ周波数を測定する段階と、
    周波数分析器で測定したカットオフ周波数をプラズマイオン密度または電子密度に変換する段階と、
    変換部で変換されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度を比較する段階と、
    比較部で比較されたプラズマイオン密度とプラズマ電子密度の差異によってプラズマ生成のために印加される電源供給部の供給電力、気体流量、放電圧力のうち少なくともいずれか１つを制御する段階と、を含むことを特徴とするプラズマ工程方法。
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