JP4149395B2 - 粒子密度分布測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ流体中の活性化した分子（ラジカル）やイオン等の粒子に光を照射して測定室内の粒子密度分布を測定する粒子密度分布測定装置に関する。

今日、半導体装置、太陽電池あるいはフラットパネルディスプレイ等、各種基板の製作には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やエッチング等、反応性プラズマを用いた成膜処理やエッチング処理を利用して精度の高い加工処理を行なっている。
一方、半導体装置において反応性プラズマを用いて処理（プラズマ処理）されるＳｉウエハやフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板等は、大型化の一途をたどっている。これに対応してプラズマ処理を行なう処理装置の減圧処理室も大型化され、この減圧処理室内において、基板の加工精度に大きな影響を与える反応性プラズマ中のラジカルやイオンを均一に生成させて基板に精度の高いプラズマ処理を行なう必要性が増大している。このため、減圧処理室内でプラズマ流体が均一に生成しているか否かを知りすばやく制御できるように、プラズマ流体中の粒子密度分布を精度高く測定することが望まれている。

下記特許文献１には、赤外等による吸収分光法を用いてプラズマ流体中のラジカルやイオン等の粒子密度分布を測定する測定装置が開示されている。
当該測定装置は、レーザ光出力部から出射したレーザ光を反射し、その反射方向を可変に制御する可動ミラーと、可動ミラーで反射したレーザ光を反射する、複数の位置に配置したミラーとを有する。また、プラズマ源が供給された処理室（測定室）内にミラーの配置位置に応じて異なる光路を形成するように構成されている。そして、可動ミラーを制御してレーザ光を向けるミラーを順次変えてプラズマの生成された処理室内を横切るレーザ光の光路を変えることにより、これらの各光路を通ってきたレーザ光を順次検出部で受光して、例えば反応性プラズマ中のラジカルに吸収されて減衰したレーザ光の減衰量の分布を求める。これにより、レーザ光の減衰量の分布に基づいて粒子密度分布を算出する。

当該公報では、上記粒子密度分布の算出は、例えば、粒子密度分布の対称性と連続性とを利用して適当な演算を施して平面方向の粒子密度分布を求めることができるとされている（当該公報の段落［００１８］）。また、処理室が円筒状であれば、同心円状の粒子密度が等しいとして取り扱うことにより、周知のアーベル変換を行なって粒子の密度分布を求めることができるとされている（当該公報の段落［００１９］）。

特開平１１−２０１８９９号公報

しかし、当該公報では、粒子密度分布を算出する際、粒子密度分布の対称性や連続性を利用し、また同心円上の粒子密度は等しいと仮定して演算処理を施すので、必ずしも精度の高い粒子密度分布を算出することができない。
また、例えば半導体プロセス処理装置でプラズマ処理されるＳｉ基板は円形状のＳｉウエハであるので、半導体プロセス処理装置に設けられ、エッチング等に用いられる電極も円形形状の場合が多い。したがって、発生するプラズマの粒子密度分布も同心円に沿って略同じ粒子密度となる。このため、前記公報で指摘するようにアーベル変換等を行なって粒子密度分布を求めることができる。しかし、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板は矩形形状のものが多く、これに対応して上記電極は矩形形状となっている。したがって、発生するプラズマ流体の粒子密度分布は同心円状の粒子密度分布を仮定することはできない。

そこで、本発明は、反応性プラズマ流体中のラジカルやイオン等の粒子のような測定対象粒子に照射光が照射され、この照射された測定対象粒子を通過してきた照射光を受光することによって得られる受光信号から測定対象粒子の粒子密度分布を求める際、従来のように、粒子密度分布の対称性や連続性を利用することなく、かつ同心円上で略同じ粒子密度を有するといった粒子密度の分布形状を予め想定することもなく、照射光の受光信号を用いて精度の高い粒子密度分布を求めることができる粒子密度分布測定装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、測定室内の測定対象粒子の粒子密度分布を測定する粒子密度分布測定装置であって、前記測定室を横切るように照射光を照射する光照射手段と、前記照射光の光路上に設けられ、測定室を横切った照射光を受ける受光手段と、前記照射光の光路の向きを一定としかつ所定の平面に沿って前記光路を移動させることにより前記測定室内を光走査するとともに、さらに前記所定の平面内で前記光路の向きを変えた状態で前記光路を移動させることにより前記測定室内を光走査する光走査手段と、前記光走査手段により光走査して得られる受光信号を取得し、この受光信号を用いて前記測定室内の２次元の粒子密度分布を求める信号処理手段と、を有し、
前記測定対象粒子はプラズマ流体中の粒子であり、前記信号処理手段は、前記処理室内のプラズマ流体中の粒子の、非同心円の分布形状を成す粒子密度分布を求めるものであり、前記信号処理手段は、前記受光信号から前記光路上に位置する測定対象粒子の密度分布であって、前記光走査中の光走査位置によって変動する平均粒子密度分布を、前記光路の向きを変えた状態で光走査する毎に前記受光信号から所定の位置を中心とする極座標系上で求め、この求められた、光路の向きが互いに異なる複数の平均粒子密度分布から下記式に従って直交座標系上の２次元の粒子密度分布を求めることを特徴とする粒子密度分布測定装置を提供する。

但し、ｐ（ｘ，ｙ）は２次元粒子密度分布であり、ｐ _ave （Ｘ，θ）は、角度θを一定にして光走査を行うことにより得られるラジカルやイオン等の平均粒子密度分布であり、Ｘは走査方向の測定位置であり、Ｕはフーリエ空間における三角関数を、ｊは虚数を表し、ｗは走査方向の限界測定位置を表す。

ここで、前記信号処理手段は、前記光路上に位置する測定対象粒子が前記照射光を吸収するときの吸収係数の情報を前記受光信号から求め、この求められた吸収係数の情報を用いて前記測定室内の測定対象粒子の粒子密度分布を求めるのが好ましい。
また、前記光走査手段は、前記光路の向きを一定の角度ずつ変え、前記光路の向きを変える度に光走査するのが好ましい。
前記光走査手段は、例えば、前記光照射手段および前記受光手段を同一方向に平行に移動させる平行移動手段と、前記照射光の光路の向きを変えるために前記光照射手段の向きを変えかつ前記光路の向きに応じて前記受光手段の向きを変える回転手段と、を有する。

また、前記測定室は基板をプラズマ処理するために用いる矩形形状の電極が設けられたプラズマ処理室であって、前記処理室内のプラズマ流体中の粒子の粒子密度分布を求めることが好ましい。

本発明は、光照射手段から照射される照射光の光路の向きを一定としかつ所定の平面に沿って前記光路を移動させることにより測定室内を光走査するとともに、さらに光路の向きを変えて光路を移動させることにより測定室内を光走査するので、これらの測定結果を用いて精度の高い粒子密度分布を求めることができる。このため、従来のように、粒子密度分布の対称性や連続性を利用することを要せず、かつ同心円上で略同じ粒子密度を有するといった粒子密度の分布形状を予め想定することも要しない。

以下、本発明の粒子密度分布測定装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
図１は、本発明の粒子密度分布測定装置の一形態であるプラズマ粒子密度分布測定装置（以降、測定装置という）１０を誘導結合型プラズマ処理装置（以降、処理装置という）４０に適用したシステムの概略構成図である。

処理装置４０は、主にチャンバ（処理室）４２、高周波電極４４、載置台４６、下部電極４８、ガス供給口５０および排気口５２を有する。
チャンバ４２は壁面５４によって囲まれて形成され、壁面５４の一部分が透明性を有する窓部材５５によってチャンバ４２の周りを取り巻くように設けられている。
高周波電極４４は、コイル状に電力線が巻き回されて形成され、石英板５６によってチャンバ４２と隔てられている。高周波電極４４はマッチングボックス５８を介して矩形形状の高周波電源６０と接続されている。

載置台４６は、プラズマ処理しようとする基板４７を載置して保持する部分で、載置台４６の下部にはマッチングボックス６２を介して高周波電源６４と接続された矩形形状の下部電極４８が設けられている。高周波電源６０および下部電極４８の形状を矩形形状とするのは、プラズマ処理しようとする基板４７が例えばフラットパネルディスプレイのガラス基板のように矩形形状基板であるためである。
ガス供給口５０は反応性ガスをチャンバ４２に供給する部分で、反応性ガス供給装置６４と接続されている。排気口５２は真空ポンプ６６と接続されチャンバ４２内を減圧する部分であり、除害装置６８と接続されている。

チャンバ４２には、例えば塩素系やフルオロカーボン系の反応性ガスが導入されて、減圧雰囲気中で高周波電極４４および下部電極４８に所定の印加条件で高周波電力が与えられて反応性ガス成分のラジカルやイオンからなるプラズマ流体が生成される。

測定装置１０は、このようなプラズマ流体中のラジカルやイオンの粒子密度分布を測定する装置である。
図２は、測定装置１０の構成図であり、処理装置４０のチャンバ４２を図１中の左右方向に切断した状態で、図１中の上方向から見た断面図である。
測定装置１０は、チャンバ４２の外側から窓部材５５を介してチャンバ４２内を横切るように照射光を照射する光照射ユニット１２と、照射光の光路上に設けられ、照射光を受ける受光ユニット１４と、光照射ユニット１２と受光ユニット１４の向き及び位置を変えて光路がチャンバ４２内を横切って移動するように光走査する光走査機構１６と、光走査して得られる受光信号を取得し、この受光信号を用いてラジカルやイオン等の粒子密度分布を求める制御・処理部１８と、を有する。
測定装置１０は、１つの光照射ユニット１２および１つの受光ユニット１４を対として、２対設けられ、一方の対はチャンバ４２を挟んで図２中の上下方向に配置され、他方の対はチャンバ４２を挟んで図２中の左右方向に配置される。

光照射ユニット１２は、ランプと集光レンズを用いて構成された光源部１３から延びる光ファイバケーブル１２ａと接続され、光ファイバケーブル１２ａからの光を集光する集光レンズを介して一定の光強度を有するコリメート光を照射光として出射するユニットである。
光源部１３は、２つの光照射ユニット１２に対応して２つ設けられている。光源部１３に用いられるランプとして例えばホロカソードランプが挙げられる。プラズマ処理が基板にシリコン酸化膜を形成する成膜処理の場合、シリコン原子の検出のためにケイ素（シリコン）のホロカソードランプが好適に用いられる。
一方、受光ユニット１４は、チャンバ４２を横切って到来した照射光を受けるユニットで、図示されない集光レンズを介して光ファイバケーブル１４ａに導かれるように構成されている。２つの受光ユニット１４から延びる２つの光ファイバケーブル１４ａは１つの計測ユニット１５と接続されている。

計測ユニット１５は、分光器１５ａおよび光電子倍増管（ＰＭＴ）１５ｂを有する。計測ユニット１５では、分光器１５ａによって所定の波長帯域の照射光を計測できるように波長帯域が自在に設定可能になっている。さらに、計測ユニット１５には、２つの光ファイバケーブル１４ａから伝送された２つの照射光のうち一方を選択的に取り出す光学系および光学素子が設けられ、制御・処理部１８の指示に応じて照射光の一方が自在に選択される。
分光された照射光は、光電子倍増管１５ｂにて光電信号（受光信号）として出力される。受光信号は照射光の光強度に応じた出力レベルを有する。

光走査機構１６は、光照射ユニット１２および受光ユニット１４をチャンバ４２の壁面５４に沿って移動させる機構であり、制御・処理部１８からの制御信号に応じて移動および回転を自在に行うように制御される。

図３は、光照射ユニット１２およびこのユニットの光走査機構１６の斜視図である。光走査機構１６は、基台２０、回転機構２２および移動機構２４とを有する。
光照射ユニット１２は基台２０の上に回転機構２２を介して設けられ、回転機構２２の図示されない駆動モータが駆動することで、光照射ユニット１２を図３中のＲ方向に自在に向きを変えるように構成されている。移動機構２４は、チャンバ４２の壁面５４に沿って延びるスライドレール２６と、基台２０の下部に設けられたスライドレール２６と協働して基台２０の移動をＳ方向に規制するブラケット２８とを有する。基台２０は、基台２０に設けられた図示されない駆動モータの駆動によりスライドレール２６に沿って自在に移動する。回転機構２２および移動機構２４の各駆動モータは、制御線１２ｂを介して制御・処理部１８と接続され、制御・処理部１８からの制御信号に応じて回転および移動が制御される。

上記光走査機構１６は、２つの光照射ユニット１２に設けられる他、２つの受光ユニット１４にも設けられ、これらの受光ユニット１４のそれぞれは、光照射ユニット１２からの照射光の光路上の位置に来るように、しかも光照射ユニット１２の向きに向くように位置と向きが制御線１４ｂを介して制御される。このように光照射ユニット１２と受光ユニット１４との対がスライドレール２６に沿って制御されながら移動する。
すなわち、光走査機構１６は、光照射ユニット１２からの照射光の光路の向きを一定としかつ所定の平面（図２中の紙面）に沿って光路を移動させることによりチャンバ４２内を光走査するとともに、さらに光走査する平面内で光路の向きを変え、光路の向きを変える度にチャンバ４２内の光走査を行う光走査手段を形成する。

図４（ａ），（ｂ）は光走査の例を示している。
図４（ａ）に示すように、光照射ユニット１２と受光ユニット１４とが対向した状態で同一速度で同一方向（図中、上方向）に移動する（光路と直交する方向に移動する）ことにより、図４（ａ）中の上下方向に光走査することができる。また、光照射ユニット１２および受光ユニット１４を図４（ｂ）に示すようにそれぞれ反時計回りに角度θ度回転させて向きを変え、光照射ユニット１２からの照射光を受光ユニット１４で受けることができるように位置を移動し、この状態で、同一速度で同一方向（図中、上方向）に移動する。これにより、図４（ｂ）中に示すように左傾斜方向に光走査することができる。すなわち、図４（ｃ）に示すように、向きの異なる光走査を行うことができる。光走査は、例えば１２８箇所の測定位置で行う。

このようにして、光照射ユニット１２および受光ユニット１４の向きを例えば２２．５度ずつ変えて（角度θを２２．５度ずつ変えて）光走査することによって、後述する制御・処理部１８において、計測ユニット１５からの受光信号に基づいて受光ユニット１４で受けた照射光の光強度、さらにはラジカルやイオンの粒子密度分布を求めることができる。

制御・処理部１８は、制御部１８ａ、信号処理部１８ｂ、増幅器１８ｃおよびＡ／Ｄ変換器１８ｄを有する。
制御部１８ａは、光源部１３の光のオン／オフを制御するとともに、光照射ユニット１２および受光ユニット１４の移動および向きを制御し、また、計測ユニット１５の各種設定を指示する制御信号を生成して、各ユニットに供給する部分である。
計測ユニット１５から出力された受光信号は、増幅器１８ｃにて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１８ｄにて所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換されてデジタル信号とされて信号処理部１８ｂに供給される。信号処理部１８ｂは、このデジタル信号とされた受光信号に対して信号処理を行う処理モジュールである。
信号処理部１８ｂは、コンピュータ等のプロセサを実行することによってソフトウェア処理されるソフトウェアモジュールであってもよいし、予め回路として組み込まれたものであってもよい。

信号処理部１８ｂでは、光照射ユニット１２の向きを変えて照射光の光路の向きを変える度に光走査を行い、各光走査によって得られた受光信号を用いてチャンバ４２内のラジカルやイオンの粒子密度分布を算出する部分である。
以下、この算出方法について詳細に説明する。

光照射ユニット１２から照射されて受光ユニット１４で受ける照射光は、チャンバ４２内を横切る際にチャンバ４２内に生成されるプラズマ流体中のラジカルやイオンによって照射光の一部分が吸収され、光強度が光照射ユニット１２から出射した時点から低下する。しかも、この照射光の吸収の程度はラジカルやイオンの密度に応じて変わるため、密度の高い部分を通ってきた照射光は光強度が大きく低下する。
光照射ユニット１２から出射した照射光の光強度をＩ₀として受光ユニット１４で受ける照射光の光強度をＩ_Aとすると、下記式（１）によって表すことができる。ここで、ｇ（ν）は光照射ユニット１２から出射する照射光の分光スペクトル分布であり、ｆ（ν）は受光ユニット１４で受ける被測定スペクトル線の分光スペクトル分布である。また、lは吸収長さ(光路中のプラズマ流体の長さ)、ｋ₀は吸収係数である。

したがって、ｆ（ν）およびｇ（ν）を既知とすると、受光信号の信号レベルからＩ₀／Ｉ_Aを求め、このＩ₀／Ｉ_Aを用いて、式（１）からｋ₀・ｌ（吸収係数の情報）を求めることができる。このｋ₀・ｌを用いてさらに下記式（２）を用いることで粒子密度Ｎ_jを求めることができる。式（２）中、注目する照射光の中心波長をν₀とし、ラジカル等が光吸収によってエネルギー準位がｉからｊに遷移したときの統計重率をg_ｉ、ｇ_ｊとし、アインシュタインのＡ係数をＡ_ijとしている。ここで、ｉ，ｊは既知とし、したがって、統計重率g_ｉ、ｇ_ｊおよびアインシュタインＡ係数Ａ_ijは既知とする。

このときのＮ_jは光路の向きを角度θに変えた時の一測定位置における粒子密度を表している。すなわち、Ｎ_jは角度θとしたときの光路中の粒子の平均密度を表している。したがって、図５に示すように、角度θ₀を一定にして光走査を行うことにより、このときのラジカルやイオン等の平均粒子密度分布ｐ_ave（Ｘ，θ₀）（Ｘは走査方向、すなわち極座標系におけるラジアル方向の測定位置）を求めることができる。この角度θ₀を逐次変えながら、その度に光走査を行うことによって、測定対象粒子の極座標系上で表された平均粒子密度分布ｐ_ave（Ｘ，θ）を求めることができる。

信号処理部１８ｂでは、さらに下記式（３）を用いて平均粒子密度分布ｐ_ave（Ｘ，θ）から直交座標系上の２次元粒子密度分布ｐ（ｘ，ｙ）を求める。
ここで、ｗは走査方向の限界測定位置を表し、Ｕはフーリエ空間における三角関数を、ｊは虚数を表す。

上記式（３）を用いて２次元粒子密度分布ｐ（ｘ，ｙ）を求めることができるのは、平均粒子密度分布ｐ_ave（Ｘ，θ）と２次元粒子密度分布ｐ（ｘ，ｙ）との間に下記式（４）に示す関係があるからである。ここでδ（・）は、デルタ関数を表す。

このように、信号処理部１８ｂにおいて、逆ラドン変換処理を行い、平均粒子密度分布ｐ_ave（Ｘ，θ）から直交座標系（ｘ−ｙ座標系）上の２次元粒子密度分布ｐ（ｘ，ｙ）が求められる。
信号処理部１８ｂでは、従来のように粒子密度分布の対称性や連続性を利用することなく、かつ同心円上で略同じ粒子密度を有するといった粒子密度の分布形状を予め想定することもない。このため、処理装置４０における高周波電極４４や下部電極基板４８が、プラズマ処理対象とする矩形形状の大型の基板に対応して矩形形状を成し、さらにチャンバ４２内で発生するプラズマ流体のラジカルやイオン等の密度分布も同心円形状でないとしても、照射光の受光信号を用いて精度の高い粒子密度分布を求めることができる。
また、光走査機構１６はコンピュータトモグラフィ装置のように複雑な走査機構でなく、計測装置１０を用いて比較的容易に粒子密度分布の計測を行うことができる。また、照射光を用いた非接触計測であるため、質量分析装置やプローブ装置のようにチャンバ４２内に入れて計測するものでもないため、チャンバ４２内のプラズマ流体の場を乱すこともない。

上記実施形態では、光照射ユニット１２は、ファイバケーブル１２ａと接続して照射光をチャンバ４２内に出射するものであるが、本発明においては、光照射ユニット１２の形態に限定されるものではない。例えば、光源部１３には、単色光源であるホロカソードランプの替わりに色素レーザ光源やパラメトリック発振器を用いたレーザ光源を用いることもできる。この場合、図６に示すように、ファイバケーブルを用いて光照射ユニット１２に接続する必要はなく、光源部１３から出射されたコリメート光を反射するミラー１２ｃを回転機構２２の上に配置して、ミラー１２ｃで反射した反射光をチャンバ４２内に照射光として照射することができる。これにより、ミラー１２ｃの向きを変えるだけで照射光の光路の向きを変えることができる。また、単一波長で発振するレーザ光を照射光とする場合、計測ユニット１５において必ずしも分光器１５ａを設ける必要はないが、対象とする照射光の波長帯域以外の外乱光を有効に除去する点から、分光器１５ａを用いてもよい。
また、本実施形態における回転機構２２は移動機構２４の上に設けられ、回転機構２２は光走査によって移動するものであるが、本発明においては回転機構が移動機構の上に設けられたものであってもよく、移動機構がチャンバ４２の周りを回転するように構成されたもよい。

また、光源部１３に広帯域白色光源であるキセノンランプ、ハロゲンランプあるいは重水素ランプ等を用いることもできる。例えば、プラズマ処理の一つであるエッチング処理で反応性ガスとして好適に用いられるフルオロカーボンはプラズマ流体中ではＣＦ系のラジカルを生成するが、このときの光吸収は波長２００〜３００ｎｍの帯域で行われる。このため、キセノンランプや重水素ランプの照射光を好適に用いることができる。この場合の受光ユニット１４の構成も、集光レンズで集光され、光ファイバケーブルで伝送されて分光器に導入される。特に光源帯域の広い光源を用いる場合、ホロカソードランプのような光源帯域の狭い光源を用いる場合に比べて分光器は精度の高いものを用いることが好ましい。また、キセノンランプや重水素ランプの照射光は十分な光強度を有しており、計測ユニット１５における受光器として、冷却ＣＣＤ（Charged Coupled Device)撮像素子を用いることで、計測時間を短縮することができ、時間変動を受けにくい照射光の計測を行うことができる。

以上、本発明の粒子密度測定装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明の粒子密度分布測定装置の一形態であるプラズマ粒子密度分布測定装置を誘導結合型プラズマ処理装置に適用したシステムの概略構成図である。 図１に示すプラズマ粒子密度分布測定装置の構成を説明する説明図である。 図２に示す光照射ユニットおよびこのユニットの光走査機構の斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明において行われる光走査の例を説明する説明図である。 本発明において求められる測定対象粒子の粒子密度分布を説明する図である。 本発明における光照射手段の他の実施形態を説明する説明図である。

符号の説明

１０ プラズマ粒子密度測定装置
１２ 光照射ユニット
１２ａ 光ファイバケーブル
１２ｂ 制御線
１４ 受光ユニット
１５ 計測ユニット
１５ａ 分光器
１５ｂ 光電子倍増管
１６ 光走査機構
１８ 制御・処理部
１８ａ 制御部
１８ｂ 信号処理部
１８ｃ 増幅器
１８ｄ Ａ／Ｄ変換器
２０ 基台
２２ 回転機構
２４ 移動機構
２６ スライドレール
２８ ブラケット
４０ 誘導結合型プラズマ処理装置
４２ チャンバ
４４ 高周波電極
４６ 載置台
４７ 基板
４８ 下部電極
５２ 排気口
５４ 壁面
５５ 窓部材
５６ 石英板
５８，６２ マッチングボックス
６０，６４ 高周波電源
６６ 真空ポンプ
６８ 除外装置

Claims (5)

1. 測定室内の測定対象粒子の粒子密度分布を測定する粒子密度分布測定装置であって、
   前記測定室を横切るように照射光を照射する光照射手段と、
   前記照射光の光路上に設けられ、測定室を横切った照射光を受ける受光手段と、
   前記照射光の光路の向きを一定としかつ所定の平面に沿って前記光路を移動させることにより前記測定室内を光走査するとともに、さらに前記所定の平面内で前記光路の向きを変えた状態で前記光路を移動させることにより前記測定室内を光走査する光走査手段と、
   前記光走査手段により光走査して得られる受光信号を取得し、この受光信号を用いて前記測定室内の２次元の粒子密度分布を求める信号処理手段と、を有し、
   前記測定対象粒子はプラズマ流体中の粒子であり、前記信号処理手段は、前記処理室内のプラズマ流体中の粒子の、非同心円の分布形状を成す粒子密度分布を求めるものであり、
   前記信号処理手段は、前記受光信号から前記光路上に位置する測定対象粒子の密度分布であって、前記光走査中の光走査位置によって変動する平均粒子密度分布を、前記光路の向きを変えた状態で光走査する毎に前記受光信号から所定の位置を中心とする極座標系上で求め、この求められた、光路の向きが互いに異なる複数の平均粒子密度分布から下記式に従って直交座標系上の２次元の粒子密度分布を求めることを特徴とする粒子密度分布測定装置。
   

   

   但し、ｐ（ｘ，ｙ）は２次元粒子密度分布であり、ｐ _ave （Ｘ，θ）は、角度θを一定にして光走査を行うことにより得られる平均粒子密度分布であり、Ｘは走査方向の測定位置であり、Ｕはフーリエ空間における三角関数を、ｊは虚数を表し、ｗは走査方向の限界測定位置を表す。
2. 前記信号処理手段は、前記光路上に位置する測定対象粒子が前記照射光を吸収するときの吸収係数の情報を前記受光信号から求め、この求められた吸収係数の情報を用いて前記測定室内の測定対象粒子の前記平均粒子密度分布を求める請求項１に記載の粒子密度分布測定装置。
3. 前記光走査手段は、前記光路の向きを一定の角度ずつ変え、前記光路の向きを変える度に光走査する請求項１または２に記載の粒子密度分布測定装置。
4. 前記光走査手段は、前記光照射手段および前記受光手段を同一方向に平行に移動させる平行移動手段と、前記照射光の光路の向きを変えるために前記光照射手段の向きを変えかつ前記光路の向きに応じて前記受光手段の向きを変える回転手段と、を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子密度分布測定装置。
5. 前記測定室は、基板をプラズマ処理するために用いる矩形形状の電極が設けられたプラズマ処理室であって、前記処理室内のプラズマ流体中の粒子の粒子密度分布を求める請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子密度分布測定装置。

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