JP3017314B2 - プローブ表面の汚染検出装置 - Google Patents
プローブ表面の汚染検出装置Info
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- JP3017314B2 JP3017314B2 JP3102381A JP10238191A JP3017314B2 JP 3017314 B2 JP3017314 B2 JP 3017314B2 JP 3102381 A JP3102381 A JP 3102381A JP 10238191 A JP10238191 A JP 10238191A JP 3017314 B2 JP3017314 B2 JP 3017314B2
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- probe
- circuit
- contamination
- sweep
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ内にプローブ
電極を挿入して種々の情報を取得するプローブ測定装置
に係わり、特に、プラズマ内の電離物質等によって汚染
されたプローブ電極の表面の汚染度合いを検出するプロ
ーブ電極の汚染検出装置に関する。
電極を挿入して種々の情報を取得するプローブ測定装置
に係わり、特に、プラズマ内の電離物質等によって汚染
されたプローブ電極の表面の汚染度合いを検出するプロ
ーブ電極の汚染検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ化学の分野では、プラズマを利
用して固体表面の改質、洗浄、物質の合成・分解等の技
術開発が行われている。このようなプラズマを利用した
各種装置ではプラズマを高精度に制御するため、その媒
質中のイオン分布、電子密度、電子温度等の情報を正確
に把握することが重要であり、既に、プラズマ中に単一
あるいは複数のプローブを挿入して種々のパラメータを
計測するプローブ測定法が知られている。しかし、プラ
ズマ中に設置されたプローブは、常時電離気体にさらさ
れているためプローブ表面に電離物質、スパッタ物質、
解離物質等が付着して徐々に表面の清浄度を悪化し、正
確かつ高精度な測定結果が得られないという問題があっ
た。
用して固体表面の改質、洗浄、物質の合成・分解等の技
術開発が行われている。このようなプラズマを利用した
各種装置ではプラズマを高精度に制御するため、その媒
質中のイオン分布、電子密度、電子温度等の情報を正確
に把握することが重要であり、既に、プラズマ中に単一
あるいは複数のプローブを挿入して種々のパラメータを
計測するプローブ測定法が知られている。しかし、プラ
ズマ中に設置されたプローブは、常時電離気体にさらさ
れているためプローブ表面に電離物質、スパッタ物質、
解離物質等が付着して徐々に表面の清浄度を悪化し、正
確かつ高精度な測定結果が得られないという問題があっ
た。
【０００３】上記問題を解決するため、従来は以下に述
べるようなプローブ表面の汚染度合いを検出する方法が
用いられていた。図５はプローブ電極の表面汚染をチェ
ックするための基本的なブロック図である。Ｐ1 ，Ｐ2
は汚染度合いを検出するプローブ電極であり、単一（シ
ングル）プローブ法においてはＰ1 をプローブ電極、Ｐ
2 を基準電極として用い、また、複数（ダバル）プロー
ブ法では、Ｐ1 、Ｐ2 を同一のプローブとしてプラズマ
内に挿入して種々のパラメータの測定を行う。プローブ
電極に掃引電圧発生器５１の連続的に上昇し、次で下降
する出力電圧Ｖ p 与え、このとき流れるプローブ電流Ｉ
p を電流検出回路５２で検出し、Ｘ−Ｙレコーダーまた
はオシロスコープ５３に描かせる。この方法で得られた
シングルプローブ法の場合のプローブ電圧対プローブ電
流特性の典型的な例を図４及び図３に示す。図４におい
て、その曲線は、プローブ表面が汚染されていない場
合の掃引電圧の上昇時及び下降時に得られる特性であ
り、一方、プローブ表面が汚染されている場合には掃引
電圧の上昇時には曲線の、そして掃引電圧の下降時に
は曲線の、それぞれ経路をたどる。換言すると、プロ
ーブ表面が清浄な場合には、掃引電圧の上昇時、下降時
とも同一の特性となるが、プローブ表面が汚染されると
プローブ電圧対プローブ電流特性にヒステリシスループ
が観測される。そこで、これらプローブ特性上のヒステ
リシスループの有無からプローブ表面が汚染されている
か否かをチェックするものであった。
べるようなプローブ表面の汚染度合いを検出する方法が
用いられていた。図５はプローブ電極の表面汚染をチェ
ックするための基本的なブロック図である。Ｐ1 ，Ｐ2
は汚染度合いを検出するプローブ電極であり、単一（シ
ングル）プローブ法においてはＰ1 をプローブ電極、Ｐ
2 を基準電極として用い、また、複数（ダバル）プロー
ブ法では、Ｐ1 、Ｐ2 を同一のプローブとしてプラズマ
内に挿入して種々のパラメータの測定を行う。プローブ
電極に掃引電圧発生器５１の連続的に上昇し、次で下降
する出力電圧Ｖ p 与え、このとき流れるプローブ電流Ｉ
p を電流検出回路５２で検出し、Ｘ−Ｙレコーダーまた
はオシロスコープ５３に描かせる。この方法で得られた
シングルプローブ法の場合のプローブ電圧対プローブ電
流特性の典型的な例を図４及び図３に示す。図４におい
て、その曲線は、プローブ表面が汚染されていない場
合の掃引電圧の上昇時及び下降時に得られる特性であ
り、一方、プローブ表面が汚染されている場合には掃引
電圧の上昇時には曲線の、そして掃引電圧の下降時に
は曲線の、それぞれ経路をたどる。換言すると、プロ
ーブ表面が清浄な場合には、掃引電圧の上昇時、下降時
とも同一の特性となるが、プローブ表面が汚染されると
プローブ電圧対プローブ電流特性にヒステリシスループ
が観測される。そこで、これらプローブ特性上のヒステ
リシスループの有無からプローブ表面が汚染されている
か否かをチェックするものであった。
【０００４】しかしながら、ガスの種類によってはプロ
ーブ表面の汚染によるヒステリシスループが観測されな
い。例えば、メタンガスを使用するプラズマにおいては
プローブ表面の汚染により図３の特性を呈する。同図に
おいて、曲線はプローブを加熱し、表面を清浄化した
直後、つまり使用開始時の特性であるが、これがある時
間経過後の再測定では曲線の特性となり、更にその後
の測定では曲線の特性を呈する。曲線及び曲線に
ついては、掃引電圧の上昇時と下降時では、ほぼ同一の
経路をたどり重畳してしまい、ヒステリシスループがほ
とんど観測されない。その後、プローブを再度加熱して
清浄にすると曲線の特性を再現することから、これら
の曲線がプローブ表面の汚染によって引き起こされた特
性変化であることに相違ない。要するに図３の場合には
ヒステリシスループが観測されないので１回のプローブ
電圧対プローブ電流の測定では、プローブ表面の汚染が
チェックできないのである。
ーブ表面の汚染によるヒステリシスループが観測されな
い。例えば、メタンガスを使用するプラズマにおいては
プローブ表面の汚染により図３の特性を呈する。同図に
おいて、曲線はプローブを加熱し、表面を清浄化した
直後、つまり使用開始時の特性であるが、これがある時
間経過後の再測定では曲線の特性となり、更にその後
の測定では曲線の特性を呈する。曲線及び曲線に
ついては、掃引電圧の上昇時と下降時では、ほぼ同一の
経路をたどり重畳してしまい、ヒステリシスループがほ
とんど観測されない。その後、プローブを再度加熱して
清浄にすると曲線の特性を再現することから、これら
の曲線がプローブ表面の汚染によって引き起こされた特
性変化であることに相違ない。要するに図３の場合には
ヒステリシスループが観測されないので１回のプローブ
電圧対プローブ電流の測定では、プローブ表面の汚染が
チェックできないのである。
【０００５】
【発明が解決しようする課題】一般に、試料表面に均質
な素材の膜を形成させるようなプラズマ・プロセッシン
グにおいては、プローブ法によりプラズマ内部のパラメ
ータを正確に監視する必要があるが、原料ガスの種類に
よっては、プローブ表面に不純物が付着しても、プロー
ブ特性にヒステリシスループが顕著に現れない場合があ
るため、１回の測定ではプローブ表面の汚染を見落とす
こととなり、そのため汚染したプローブを使用し真の電
子温度、電子密度等を求めることができないという問題
があった。
な素材の膜を形成させるようなプラズマ・プロセッシン
グにおいては、プローブ法によりプラズマ内部のパラメ
ータを正確に監視する必要があるが、原料ガスの種類に
よっては、プローブ表面に不純物が付着しても、プロー
ブ特性にヒステリシスループが顕著に現れない場合があ
るため、１回の測定ではプローブ表面の汚染を見落とす
こととなり、そのため汚染したプローブを使用し真の電
子温度、電子密度等を求めることができないという問題
があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】プローブへ掃引電圧を反
復して加え、プローブが清浄である第１回目の掃引周期
の所定振幅の印加時点におけるプローブ電流を記憶し、
第２回目以後の掃引周期の同じ所定振幅の印加時点にお
けるプローブ電流と第１回目に記録したプローブ電流と
を比較し、両プローブ電流に差があればプローブ表面は
汚染されたものと判定するよう構成したプローブ表面の
汚染検出装置によって上述した問題点は解決できる。
復して加え、プローブが清浄である第１回目の掃引周期
の所定振幅の印加時点におけるプローブ電流を記憶し、
第２回目以後の掃引周期の同じ所定振幅の印加時点にお
けるプローブ電流と第１回目に記録したプローブ電流と
を比較し、両プローブ電流に差があればプローブ表面は
汚染されたものと判定するよう構成したプローブ表面の
汚染検出装置によって上述した問題点は解決できる。
【０００７】
【発明の作用及び効果】一般にプローブ表面が汚染され
ると、プローブの内部パラメータ、特に、電子温度はそ
れの真の値より高く見積もることになる。また、プラズ
マ電位の判定や電子密度の評価を曖昧にさせる。従っ
て、プローブ法によるプラズマ内部パラメータの計測に
おいては、プローブ表面の清浄性が保証されねばならな
いが、これの検査に対して従来法では、実際にプローブ
表面が汚染されていてもプローブ電圧電流特性にヒステ
リシスループが顕著の現れない限り、これを見落とすこ
ととなり、その適用範囲が限定されていた。しかし、本
発明の検出装置によれば、プローブ特性にヒステリシス
ループが現れても、現れなくてもプローブ表面が汚染さ
れた場合にはその特性変化から、汚染を検出できる。こ
のように本発明は従来に比べて、その適用範囲が広く、
信頼性の有するプローブ表面汚染の検出を可能とする。
ると、プローブの内部パラメータ、特に、電子温度はそ
れの真の値より高く見積もることになる。また、プラズ
マ電位の判定や電子密度の評価を曖昧にさせる。従っ
て、プローブ法によるプラズマ内部パラメータの計測に
おいては、プローブ表面の清浄性が保証されねばならな
いが、これの検査に対して従来法では、実際にプローブ
表面が汚染されていてもプローブ電圧電流特性にヒステ
リシスループが顕著の現れない限り、これを見落とすこ
ととなり、その適用範囲が限定されていた。しかし、本
発明の検出装置によれば、プローブ特性にヒステリシス
ループが現れても、現れなくてもプローブ表面が汚染さ
れた場合にはその特性変化から、汚染を検出できる。こ
のように本発明は従来に比べて、その適用範囲が広く、
信頼性の有するプローブ表面汚染の検出を可能とする。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図１のブロック
図を用いて詳細に説明する。掃引電圧発生器１１よりプ
ローブ電極Ｐ1 、Ｐ2 にプローブ電圧ＶP を与え、この
時流れるプローブ電流ＩP を電流検出回路１２で検出
し、二つの信号保持回路１３及び１４へ送る。パルス発
生回路１５は掃引電圧が所定の振幅に達する時点におい
て、最初の掃引周期中にのみ発生する第１のパルスと次
回以後の掃引周期中に発生する第２とそれ以降の一連の
パルスとの二種類のパルスを生成する。信号保持回路１
３は、第１のパルスを受けて電流検出回路１２の出力を
抽出保持する。信号保持回路１４は第２とそれ以降の一
連のパルスを受けて電流検出回路１２と信号保持回路１
３の両出力の差を抽出保持する。図２は、プローブ電圧
電流特性として、プローブ表面が清浄な場合の特性曲線
とこれがある時間の経過により汚染された場合の特性
曲線の関係を示したものである。特性曲線にはヒス
テリシスループが観測されていない。プローブの掃引電
圧Ｖp が最初の掃引周期において、Ｖp1に達するとパル
ス発生回路１１から第１パルスを生じ、信号保持回路１
３において、プローブ表面が清浄な場合のプローブ電流
Ｉp1が保持される。次にある時間経過後のプローブ表面
が汚染された状態での２回目もしくはそれ以降の掃引周
期においては、プローブ電圧がＶp1におけるプローブ電
流として電流検出回路の出力はＩp2となり、先の信号保
持回路１３の出力との差Ｉp1−Ｉp2が信号保持回路１４
において抽出保持される。以上により、プローブ表面が
汚染されると検出信号Ｉp1−Ｉp2を生じ、このＩp1−Ｉ
p2の値によりプローブ表面の汚染度合いが判る。
図を用いて詳細に説明する。掃引電圧発生器１１よりプ
ローブ電極Ｐ1 、Ｐ2 にプローブ電圧ＶP を与え、この
時流れるプローブ電流ＩP を電流検出回路１２で検出
し、二つの信号保持回路１３及び１４へ送る。パルス発
生回路１５は掃引電圧が所定の振幅に達する時点におい
て、最初の掃引周期中にのみ発生する第１のパルスと次
回以後の掃引周期中に発生する第２とそれ以降の一連の
パルスとの二種類のパルスを生成する。信号保持回路１
３は、第１のパルスを受けて電流検出回路１２の出力を
抽出保持する。信号保持回路１４は第２とそれ以降の一
連のパルスを受けて電流検出回路１２と信号保持回路１
３の両出力の差を抽出保持する。図２は、プローブ電圧
電流特性として、プローブ表面が清浄な場合の特性曲線
とこれがある時間の経過により汚染された場合の特性
曲線の関係を示したものである。特性曲線にはヒス
テリシスループが観測されていない。プローブの掃引電
圧Ｖp が最初の掃引周期において、Ｖp1に達するとパル
ス発生回路１１から第１パルスを生じ、信号保持回路１
３において、プローブ表面が清浄な場合のプローブ電流
Ｉp1が保持される。次にある時間経過後のプローブ表面
が汚染された状態での２回目もしくはそれ以降の掃引周
期においては、プローブ電圧がＶp1におけるプローブ電
流として電流検出回路の出力はＩp2となり、先の信号保
持回路１３の出力との差Ｉp1−Ｉp2が信号保持回路１４
において抽出保持される。以上により、プローブ表面が
汚染されると検出信号Ｉp1−Ｉp2を生じ、このＩp1−Ｉ
p2の値によりプローブ表面の汚染度合いが判る。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック回路図。
【図２】プローブ表面が清浄な場合と汚染された場合に
それぞれ生じるプローブ電圧対プローブ電流特性曲線
図。
それぞれ生じるプローブ電圧対プローブ電流特性曲線
図。
【図３】プローブ表面の汚染により、プローブ電圧対プ
ローブ電流特性にヒステリシスループが現れない場合の
特性曲線図。
ローブ電流特性にヒステリシスループが現れない場合の
特性曲線図。
【図４】プローブ表面の汚染によりプローブ電圧対プロ
ーブ電流特性にヒステリシスループが現れた場合の特性
曲線図。
ーブ電流特性にヒステリシスループが現れた場合の特性
曲線図。
【図５】従来法によるプローブ電極の表面汚染を検査す
るためのブロック回路図。
るためのブロック回路図。
Ｐ1 プローブ電極 Ｐ2 基準電極またはプローブ電極 １１、１５ 掃引電圧発生器 １２、５２ 電流検出回路 １３、１４ 信号保持回路 １５ パルス発生回路 ５３ Ｘ−Ｙレコーダまたはオシロスコープ
Claims (1)
- 【請求項１】 プローブへ掃引電圧をかける掃引電圧発
生回路、掃引電圧に応じて流れるプローブ電流を検出す
るプローブ電流検出回路、第１回目の掃引周期の所定振
幅の印加時点における前記のプローブ電流検出回路の最
初の出力を保持する第１の信号保持回路、第２回目以後
の掃引周期の同じ所定振幅の印加時点における前記のプ
ローブ電流検出回路の出力と前記の最初の出力の差を保
持する第２の信号保持回路を備え、これらの出力の差を
指標としてプローブ表面の汚染を検出することを特徴と
するプローブ表面の汚染検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3102381A JP3017314B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | プローブ表面の汚染検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3102381A JP3017314B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | プローブ表面の汚染検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04332500A JPH04332500A (ja) | 1992-11-19 |
| JP3017314B2 true JP3017314B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=14325879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3102381A Expired - Fee Related JP3017314B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | プローブ表面の汚染検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017314B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9802792B2 (en) | 2013-01-25 | 2017-10-31 | Samsung Heavy Ind. Co., Ltd. | Trolley |
-
1991
- 1991-05-08 JP JP3102381A patent/JP3017314B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9802792B2 (en) | 2013-01-25 | 2017-10-31 | Samsung Heavy Ind. Co., Ltd. | Trolley |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04332500A (ja) | 1992-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |