JP5093685B2 - プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置 - Google Patents

プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5093685B2
JP5093685B2 JP2008205384A JP2008205384A JP5093685B2 JP 5093685 B2 JP5093685 B2 JP 5093685B2 JP 2008205384 A JP2008205384 A JP 2008205384A JP 2008205384 A JP2008205384 A JP 2008205384A JP 5093685 B2 JP5093685 B2 JP 5093685B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
plasma
decomposition rate
sensor
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008205384A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010038867A (ja
Inventor
淳 鈴木
秀彦 野中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2008205384A priority Critical patent/JP5093685B2/ja
Publication of JP2010038867A publication Critical patent/JP2010038867A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5093685B2 publication Critical patent/JP5093685B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、反応装置中に存在するガス分解率の測定装置及び方法に係り、特にプラズマなどの気相中に供給される安定分子としてのガスの分解率を求めるための測定装置及び測定方法に関する。なお、ガスの分解率が求まれば、消費率も求めることが可能である。
従来、半導体製造装置等の分野でプラズマを利用したいろいろな加工処理が行われている。このようなプラズマを利用した装置において、ガスの分解率すなわち消費率を測定することはガスの利用効率向上に資するだけでなく、プラズマを加工に適した状態に維持し、当該加工の精度、効率を一定に保つために必要なことである。
そこで、従来、プラズマモニタ方法、プラズマ処理方法、半導体装置の製造方法、およびプラズマ処理装置(Plasma monitoring method for ULSI devices, involves determining dissociation degree of molecular raw material gas, and predicting amount of atomic radicals from determined dissociation degree)のようなプラズマ測定手段が提案されている(特許文献1参照)。
さらに、従来、反応槽中のガス分解率の測定方法及び装置(Measuring gas decomposition rate - in plasma vapour-phase process chamber, by sampling gas from chamber and performing mass spectrometry)は知られている(特許文献2参照)。
ところで、水晶振動子センサ出力が測定するガスの分子量及び粘性に依存することを利用すると、二種類のガスから成る混合ガス中の各ガスの濃度(分圧)を求めることができる。このような、二成分混合気体における濃度測定法については既に知られている(特許文献3参照)
特許第3873943号公報 特開昭62−272152号公報 特許第3336384号公報
上記特許文献1、2記載の発明は、いずれもプラズマを主とする反応装置中のガスの分解率を測定する方法である。しかしながら上記2つの特許のいずれも希ガスを利用することが不可欠な方法である。したがって希ガスを装置中に導入することが製造製品の品質等に悪影響を与えるような場合など、希ガスの導入が不適当な場合には利用できない。
また、上記特許文献1記載の発明においては、解離量(分解率と同等の意味を持つ。)が、アッシング処理速度と良い相関を持つことが示されているが、アッシング処理の速度は、そもそもガス分解によって生じた、反応活性なラジカルの量と相関すべき量であり、元のガスの分解率とは必ずしも相関しない。
なぜならたとえ元のガスが分解したとしても、必ずしも一定の割合でアッシングに有効なラジカルが生成するとは限らないからである。このようなガス分解率とラジカル生成率の不一致は、様々な条件によって装置中のラジカルの種類、量が様々に変化するプラズマにおいては起こりうる現象である。
また、アッシングが行われるのは処理物の表面上であるため、この処理物とプラズマの相対的な位置関係によってはこの表面上のラジカル量がプラズマで生成したラジカル生成量と一致しない場合もある。したがって、上記特許文献1記載の発明では、ガス分解率とラジカル生成率との間に相関が見られるような場合にのみ成り立ち、このような場合にのみガス分解率が求められるものである。
さらに、上記特許文献2記載の発明においては、ガスを導入する装置の下流においてガスを採集して測定を行いプラズマがある場合とない場合との比較からガス分解率を測定しているが、いずれも最も重要な情報である、処理そのものが行われる装置中での測定ではないため、処理装置その場でのガス分解率が測定できているかどうか定かではない。
例えば、水素ガスとモノシランガスのような二種類のガスからなる混合ガスを利用する場合、水素ガスとモノシランガスの分子量及び粘性が両者で異なるために、両者を同時に流したとしても各ガスに対する排気速度が異なることにより、装置上流、装置中及び装置下流での両者のガス密度の比ははじめに供給側の上流において設定したガス流量比と異なり、下流になるに従い水素の相対流量が小さくなる。
したがって、ガスの組み合わせによっては上流と下流において流量比、すなわち混合比が異なることもあるため、装置中におけるガス比をその前後で測定することはそもそも大きな誤差を生じうる。このような流量比の変化は、他のガスと比較して小さい分子量及び粘性を持つ水素ガスを用いた時に生じやすいが、水素ガスは半導体製品製造において頻繁に用いられる重要なガスであり、上記の流量比変化の影響を無視することはできない。
一方供給ガスとして1種類のガスしか用いない場合でも、プラズマの気相中には供給ガスと電子との衝突によりさまざまな種類の分子、イオン、ラジカルが生成され、存在する。したがって、上記特許文献3記載の方法では、プラズマ気相中に存在する全ての物質の濃度を測定することはできず、供給ガスの分解率を求めることはできない。
本発明は、以上のような状況に鑑み、処理をするその装置その場において、処理に必要なガス以外の、製造には不必要なガスを導入することなく、ガスの種類に左右されず、簡単かつ正確にプラズマガス装置の供給ガスの分解率を測定する装置及び方法を実現することを課題とする。
本発明は上記課題を解決するために、プラズマ発生前後のそれぞれについて、ラズマ装置の反応装置内に存在するガスを測定するプラズマ装置の供給ガス分解率測定装置において、ガスの粘性及び分子量に依存する計測データが得られる水晶振動子センサと、前記反応装置内の圧力を測定する隔膜圧力計を設け、気体の種類毎の絶対圧力依存性に基づいて、前記水晶振動センサの計測データを前記隔膜圧力計の計測データにより補正する圧力補正手段と、前記水晶振動センサの測定場所の雰囲気温度に基づいて、前記圧力補正手段により補正された前記水晶振動子センサの計測データをさらに補正する温度補正手段とを具備し、前記圧力補正手段及び前記温度補正手段により補正された前記水晶振動子センサの計測データを、前記プラズマ装置の反応装置内に存在するガスの物性依存出力として、その変化量に基づいて、前記反応装置に供給された供給ガスの分解率を求める手段とを備えたことを特徴とするプラズマ装置の供給ガス分解率測定装置を提供する。
本発明のプラズマ装置の供給ガスの分解率測定装置によれば、以下のような優れた効果を奏する。
(1)ガスを媒体とするプラズマにおいて、プラズマが存在する容器内を水晶振動子センサと絶対圧力計のみを用いて導入したガスの分解率を求めることができる。この測定では測定時に測定される気体を消費することなく、高速な測定が可能で、混合気体の圧力が大気圧以外の時でも、また圧力が変化しても常に測定することができる。
(2)さらに、水晶振動子を含む圧電素子を用いる場合には、熱や光を照射しない測定法であるため、熱や光による刺激によって爆発の起こる反応性の高い混合気体でも安全に測定することができる。測定に際して特定の波長の紫外線ランプ等を必要とせず、メンテナンスが容易であり、更に気体組成の変化に対応して即時にその組成を測定することが可能となる。
本発明に係るプラズマ装置の供給ガスの分解率測定装置の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。
まず、本発明の原理を説明する。本発明は、プラズマ発生前後について、それぞれのプラズマ装置の反応装置内におけるガスの物性値に依存する物性依存出力を測定し、プラズマ発生前後における物性依存出力の変化量を算出し、この物性依存出力の変化から供給ガスの分解率を求めるものである。
即ち、プラズマ装置の反応装置内において、プラズマ発生前における供給ガス(反応性ガス)の物性値に依存する物性依存出力を測定し、プラズマ発生後のプラズマ装置の反応装置内に含まれるガス全体の物性値を測定し、プラズマ発生前後におけるプラズマが生じたことによる物性依存出力の変化量を算出して、プラズマが生じたことによる物性依存出力の差からプラズマ装置の反応装置に供給したガスの分解率を求めるものである。
より詳しくは、プラズマ処理装置中に存在するガスの粘性及び分子量といった物性値に依存する出力(物性依存出力)を出力できる水晶振動子センサなどを用い、装置のその場に直接取り付け、プラズマ放電の前後において測定を行い物性依存出力を求めるものである。
プラズマ放電前後の物性依存出力の値の差は、プラズマ装置の反応装置に供給された供給ガスの分解率と密接な相関を持つことから、この測定により供給ガスの分解率を、他のガスを用いることなく、圧力測定と同等な簡便な測定で、装置のその場で求めることができる。供給ガスの分解率の絶対値は、別途質量分析器などを用いたガス分析を行い比較した検量線を作成し、これに照らし合わせることにより求められる。
具体的な物性依存出力の例として、上記したように水晶振動子センサによって求めることができる。この水晶振動子センサの出力は、このセンサ中の水晶振動子を含む電気回路のインピーダンスが、測定するガスの分子量及び粘性に依存することによるものである。したがって水晶振動子センサを用い、ガスの分子量及び粘性に依存する物性依存出力を得ることができる。
即ち、供給ガスの分解率に依存する物性依存出力を測定することができれば、従来のようなガス分析などの複雑で、かつ製造装置、あるいは製造過程に影響を与えるような測定方法を用いることなく、供給ガスの分解率を測定することができる。
また、水晶振動子センサでの測定については、圧力を測定するのと同様な、簡単な方法で測定を行うことが可能であるため、実用の製造装置への実用も容易であり、簡便に測定を行うことができる。
さらに、水晶振動子を含む圧電素子を用いる場合には、熱や光を照射しない測定法であるため、熱や光による刺激によって爆発の起こる反応性の高い混合気体でも安全に測定することができる。測定に際して特定の波長の紫外線ランプ等を必要とせず、メンテナンスが容易である。
図1は、本発明の供給ガスの分解率測定装置および方法の実施例を適用したプラズマ加工装置の全体構成を説明する図である。この発明は、プラズマ装置の反応装置内のガスに対してプラズマの有無に応じてそれぞれその物性に依存する物性依存出力を測定し、そのプラズマの有無において生じる物性依存出力の差からプラズマ装置の反応装置に供給したガスの分解率を求めるものである。
この物性値としては粘性及び分子量とし、これに依存した量を測定できる水晶振動子センサ及び絶対圧力計及び温度計による計測を行い、プラズマ発生させた時の水晶振動子センサ出力から圧力及び温度校正を行うことにより装置中のガス成分変化に対応する量を取得する。この、水晶振動子センサ校正値のプラズマの有無に対する変化量から供給ガスの分解率を求める。その具体的な装置及び方法を以下に説明する。
プラズマ加工装置は、プラズマ装置の反応装置3と、高周波電源10から高周波電圧を供給するプラズマ装置の反応装置3内に突設されプラズマ電極5と、複数種の供給ガスを導入する複数の気体流量制御装置(マスフローコントローラー:MFC)7を有する複数の導入管と、1センチ以下のサイズの小さい水晶振動子センサ1と、隔膜圧力計2と、製造物であるワーク支持台15と、圧力制御弁9を備えている。
本実施例のプラズマ装置の供給ガスの分解率測定装置は、プラズマ装置からの物性依存出力を受け、気相中の気体成分に依存する量である「水晶振動子センサ校正値」を求めるための圧力補正手段4及び温度補正手段6が設けられている。圧力補正手段4、温度補正手段6は、具体的には、図示しないが入力部、出力部、CPU、記憶装置等を備えたコンピュータ17が利用される。
コンピュータ17の入力部には、水晶振動子センサ1と隔膜圧力計2がデータ線を介して接続されている。水晶振動子センサ校正値は、圧力補正手段4で得られたデータを直接用いるか、または必要ならさらにそのデータを温度補正手段6で処理して得られたデータを用いて求められる。
圧力補正手段4は、水晶振動子センサ1と隔膜圧力計2からそれぞれ計測データを入力し、水晶振動子センサ1の出力から絶対圧力の影響を補正する。この圧力補正された値(圧力補正値)を、測定中の温度変化が大きい場合には温度補正手段6へデータを出力し、そうでない場合にはこの値をそのまま水晶振動子センサ校正値として用いる。
温度補正手段6は、上記圧力補正値及び水晶振動子センサ1から生じる温度と相関の大きい水晶振動子の共振周波数の情報または実測で得られる雰囲気温度を入力し、圧力補正値に対してさらに温度補正を行うことにより水晶振動子センサ校正値を求める。
図2(a)は、各気体における水晶振動子センサ出力の絶対圧力依存性を示すグラフであり、図2(b)は、水晶振動子圧力計の表示圧力の絶対圧力依存性を示すグラフであり、図2(c)は、スピニングロータゲージの指示圧力の絶対圧力依存性を示すグラフである。
図2(a)に示すように、気体の種類によって同じ絶対圧力での水晶振動子センサ1(水晶振動子センサではなく、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージでもよい。)の出力が異なることを利用することにより、プラズマ中の成分変化を測定することができる。
なお、図2(a)の範囲の圧力に限らずすべての圧力においても気体の種類によって同一の絶対圧力においてそれぞれの出力がガスの種類によって異なることから、これらに示される以外の圧力範囲においてもプラズマ中の成分変化を測定できる。
ここで、水晶摩擦圧力計とは電気により発振させた水晶振動子センサを内蔵し、これに気体分子が衝突する際に発生する抵抗が、気体の圧力及び粘性に依存することを利用して同センサを含む電気回路の電圧として取り出すことにより測定を行う圧力計である。
また、スピニングロータゲージは気体中で鋼球等を高速に回転させた後動力を停止し、この動力停止後の回転数の減少速度が同じく気体の圧力及び粘性に依存することを利用する圧力計である。
本発明における成分測定は、気体の種類によって同じ絶対圧力の場合、水晶振動子センサ(或いは、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージ)の出力が異なることを利用するため、一般的には、水晶振動子センサ1と隔膜圧力計2の両方での測定が必要である。大気圧下のように実質的な絶対圧力変化がない場合には、水晶振動子センサ1のみの測定でも計測が可能である。
水晶振動子センサ1の出力から絶対圧力の影響を取り除くことによって水晶振動子センサ校正値が求められる。具体的には、まず図2(a)のような水晶振動子センサ出力の絶対圧力依存性を調べ、同出力の圧力に対する変化率である圧力係数を求める。この圧力係数を用いて絶対圧力変化による同出力の変化を補正できる。
仮に上記測定器出力、測定圧力、圧力係数をそれぞれV, P, Cとすれば、圧力補正値Vpは任意の一点での絶対圧力P0に対して、Vp=V-C×(P-P0) で求められる。この圧力補正された値Vpは気体の分子量及び粘性と相関する量であり、この値を用いて気体成分の変化を測定することができる。
温度の影響を補正するために、水晶振動子センサ1の測定場所の雰囲気温度を温度計18で同時に測定するか、または水晶振動子センサ1から得られる温度と相関の大きい共振周波数の情報から、図3に示すような水晶振動子センサ出力の温度係数を求め、温度補正を行う。なお、図3は、圧力一定条件における水晶振動子出力の測定雰囲気温度依存性を示すグラフである。
水晶振動子センサの出力と温度との相関は一定であるため、予め求められた水晶振動子センサ出力―温度直線の傾き、すなわち水晶振動子センサ出力の温度係数を用いて水晶振動子センサ出力値を校正することにより温度変化の影響を排除し、水晶振動子センサ校正値を求めることができる。
仮に、上記測定器出力、測定温度、温度係数をそれぞれV, T, Kとすれば、温度補正値Vtは任意の一点での絶対温度T0に対して、Vt=V-K×(T-T0) で求められる。
なお、水晶振動子の振動周波数には温度依存があるため、この振動周波数の温度依存性から水晶振動子センサ出力の温度係数を求めることも可能である。
以上の方法で求めた、物性依存出力である「水晶振動子センサ校正値」を用いて初めに装置に導入した供給ガスの分解率を求める方法は以下の通りである。
まずプラズマを発生させる前に、供給ガスを導入した装置において上述の測定、圧力・温度校正を行い水晶振動子センサ校正値を求めておく。次にプラズマを発生させ、同様に測定、圧力・温度校正を行い水晶振動子センサ校正値を求める。供給ガスの分解率はこの水晶振動子センサ校正値のプラズマに対する変化量から求められる。
実際にアンモニアを用いた場合についての結果を図4に示す。図4は横軸の時間に対して水晶振動子センサ校正値をプロットしたものである。図4からわかるように、プラズマの生成とともに「水晶振動子センサ校正値」が変化する。ここでこの時のプラズマ発生前後の「水晶振動子センサ校正値」の差を「水晶振動子センサ校正値変化量」と定義する。
圧力、ガス流量、電極温度、投入放電電力、電極電位バイアスなどのプラズマ条件を様々に変化させることにより供給ガスの分解率を変えることが可能である。プラズマ条件のうち、投入電力を変化させると供給ガスの分解率は大きく変化し、通常投入電力とともに供給ガスの分解率は増加する。そこで投入電力を変化させて上記の水晶振動子センサによる測定を行った。
その結果、図5に示すように、プラズマ発生前後の「水晶振動子センサ校正値」の差である「水晶振動子センサ校正値変化量」は、プラズマ放電電力に対して増加し、供給ガスの分解率と相関していることがわかった。
図4においてプラズマ発生によって「水晶振動子センサ校正値」が増加したことは、プラズマ発生によってこの気相中に存在する供給ガスの平均的な分子量及び粘性が低下したことを示しているが、このことは、アンモニアガスプラズマにおいてアンモニアの分解によって窒素ガス及び水素ガスが生成するという報告と定性的に一致している。このことからも、「水晶振動子センサ校正値変化量」はプラズマによる供給ガス組成の変化、すなわち供給ガスの分解率と相関する量であることは明らかである。
以上のように供給ガスの分解率の大小は、この「水晶振動子センサ校正値変化量」から求められる。すなわち、水晶振動子センサ校正値のプラズマに対する変化量が大きければ供給ガスの分解率は大きく、また小さければ小さくなる。
さらに「水晶振動子センサ校正値変化量」から供給ガスの分解率の絶対値は従来のガス分析測定を同時に行うことによって求めることができる。アンモニアの量を、プラズマ発生前後において質量分析器を用いて求めると、プラズマ発生によってアンモニアガスの量は減少するが、この減少の割合からアンモニアガスの分解率が得られる。
そのようにして求めたアンモニアガスの分解率を、同時測定して求めた「水晶振動子センサ校正値変化量」に対してプロットすると、図6のようになり、「水晶振動子センサ校正値変化量」が供給ガスの分解率と相関していることがわかる。したがって、ここで作製した図6を供給ガスの分解率の検量線として用いることにより、「水晶振動子センサ校正値変化量」から供給ガスの分解率を求めることができる。
以上のように供給ガスの分解率を「水晶振動子センサ校正値変化量」から求めるための検量線の作製を行うには従来のガス分析の手法を必要とするが、このガス分析は事前に一度行っておくだけで十分であり、一度その供給ガスの分解率の検量線が得られればそれ以降はガス分析を行うことなく水晶振動子センサによる測定のみで供給ガスの分解率を簡便に求めることができる。
上記水晶振動子センサで求められる物性依存出力が依存する物性量は、粘性及び分子量であるが、例えば粘性は、上記水晶振動子センサ以外にも、水晶振動子圧力計、スピニングロータゲージで測定される値から、隔膜真空計などの絶対圧力計で計測した絶対圧力の影響を除くことによって求められる。
なお、プラズマ装置内のガスが1〜2種類であることが自明な場合には、各ガス及び混合ガスの分圧に対する校正曲線を別途作成しておき、これを検量線として用いることにより、各ガスの分圧を求めることができる。これは本質的に前記特許(特第3336384号)と同様である。
水晶振動子センサは、プラズマからの荷電粒子を導通しない絶縁物からなるカバーで覆えば、測定中にプラズマへの擾乱を防止することができる。
上記水晶振動子センサは小型であり装置内で移動することが可能であるため、装置内で固定プラズマ電極に対して移動することにより測定できる。供給ガスの分解率を求めるに当たっては、例えば平行平板電極間に生じる放電に対しては、その電極間で測定することが最適であるが、それが何らかの条件で不可能な場合、プラズマ電極にできるだけ近い場所で測定することが望ましい。
その場合、水晶振動子センサの電極までの距離が平行平板間の間隔よりも小さい場合には、水晶振動子センサへのプラズマの直接的な影響が大きくなり測定が不正確になるため、この平行平板電極間隔だけ離れた位置で測定することが好ましい。
この時プラズマ電極付近での測定では温度による影響が顕著になるが、この影響を補正するため別に温度測定を行うか、水晶振動子センサから得られる、温度との相関の高い共振周波数を測定することで温度の補正を行うことにより物性値出力を校正し水晶振動子センサ校正値を求めることは上述した通りである。
以上のようにして求められる供給ガスの分解率からガスの消費率を容易に求めることができ、ガスの利用効率の改善及び未利用ガスの再利用のために有効な知見を得ることができる。
さらに供給ガスの分解率の検量線を作製した後にはプラズマが発生中いずれの時点でもリアルタイムにその供給ガスの分解率を求めることができるため、これを用いたモニタリングが可能になり、必要ならば諸条件を調節することにより所望の分解率に保ちながら製造することができる。
またこのリアルタイム性を利用すると、プラズマその場での条件制御も可能となる。供給ガスの分解率は製造条件の重要な条件のひとつであるから、供給ガスの分解率がわかればこれをリアルタイムに変調制御することにより製品を高度化することができる。また、製品の均一化・均質化を図ることができる。
プラズマの異常放電が発生する場合にはプラズマ中の供給ガスの分解率が大きく変化することから、この供給ガスの分解率の異常な変化をモニタリングすることによりプラズマの異常運転、プラズマ停止を早期発見できる。
なお供給ガスの分解率を制御するプラズマ条件としては、各供給ガス流量、装置内の全圧、高周波電力及び周波数、製造物温度・電界、プラズマ電極温度・電界、装置温度、装置内気相温度などがある。
これらの条件のうち温度に関する条件以外は全て電気信号によって迅速な制御が可能である。一方、本測定装置による測定出力も電気信号で出力できるため、迅速な結果出力とこれによる迅速な制御が可能である。
本発明の測定方法によって気体成分の変化をプラズマ運転中に常時測定しておけば、何らかの異常によって当初想定した供給ガスの分解率が変化しても、その変化を本測定法によってそのずれを検出することによって気体成分変化に有意差が現れた場合供給ガスの流量にフィードバックをかけることにより供給ガスの分解率を所望の値に保つことができる。
迅速な測定が可能な供給ガスの分解率測定装置を用いることで、簡便小型、低価格な膜厚・成膜速度・膜構造自動制御装置を提供することができる。
特に、薄膜シリコン製造プロセスで用いられるシラン−水素二成分系においては、材料ガスの供給ガスの分解率は、製造される膜構造(アモルファスか微結晶か)や光安定性といった重要な物性に影響を与えるため、予め、物性と供給ガスの分解率との相関を求めておけば、実際のプロセス中に本方法で供給ガスの分解率の測定を行うことにより、製造物の特性をも一定に保つことができる。
また、薄膜シリコンの材料ガスであるシランガスの分解率を測定することにより、同材料ガスの消費度合いが求められることから、ガスの利用効率を高めるために有効な情報を提供することができる。
同様に得られる製造物の膜厚、電気特性、エッチング比などの諸物性と供給ガスの分解率との相関を求めておけば、実際のプロセス時にこれらの相関を利用してプロセスの諸条件を制御することができる。
フルオロカーボン、硫化フルオロ系のガスを用いたエッチングプラズマにおいては、エッチング比などの諸物性と供給ガスの分解率との相関を求めておき、実際のプロセス時にこれらの相関を利用してプロセスの諸条件を制御してエッチング処理を改善することができる。
本発明はその他にダイヤモンド薄膜やカーボンナノチューブ、ハード材料などを作成するメタンなどの炭化水素系プラズマ、ゲルマンガスプラズマ及びこれらの混合ガスプラズマなど任意の種類のガスを用いるガスプラズマに利用することができる。
以上、本発明に係る供給ガスの分解率測定装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。
本発明に係る分解率測定装置は、以上のような構成であるから、プラズマ装置を使用した加工や工作、製造を行う各種の製造装置に適用可能である。
本発明に係る分解率測定装置の実施例を説明する図である。 物質の種類について、圧力を変化した場合の物性依存出力の変化を示す図であり、(a)は水晶振動子センサ出力の変化を示し、(b)は水晶振動子圧力計の表示圧力の変化を示し、(c)はスピニングロータゲージの指示圧力の変化を示す図である。 水晶振動子センサ出力の温度依存性を示す図である。 アンモニアプラズマを発生・停止させた際の水晶振動子センサ校正値の経時変化を示す図である。 放電電力に対する水晶振動子センサ校正値変化量を示す図である。 水晶振動子センサ校正値変化量に対する、ガス分析で求めたアンモニアガスの分解率を示す図である。
符号の説明
1 水晶振動子センサ
2 隔膜圧力計
3 プラズマ装置の反応装置
4 圧力補正手段
5 プラズマ電極
6 温度補正手段
7 気体流量制御装置(マスフローコントローラー:MFC)
8 ヒータ
9 圧力制御弁
10 高周波電源
12 ワーク
15 ワーク支持台
17 コンピュータ
18 温度計

Claims (1)

  1. プラズマ発生前後のそれぞれについて、ラズマ装置の反応装置内に存在するガスを測定するプラズマ装置の供給ガス分解率測定装置において、
    ガスの粘性及び分子量に依存する計測データが得られる水晶振動子センサと、前記反応装置内の圧力を測定する隔膜圧力計を設け、気体の種類毎の絶対圧力依存性に基づいて、前記水晶振動センサの計測データを前記隔膜圧力計の計測データにより補正する圧力補正手段と、前記水晶振動センサの測定場所の雰囲気温度に基づいて、前記圧力補正手段により補正された前記水晶振動子センサの計測データをさらに補正する温度補正手段とを具備し、前記圧力補正手段及び前記温度補正手段により補正された前記水晶振動子センサの計測データを、前記プラズマ装置の反応装置内に存在するガスの物性依存出力として、その変化量に基づいて、前記反応装置に供給された供給ガスの分解率を求める手段とを備えたことを特徴とするプラズマ装置の供給ガス分解率測定装置。
JP2008205384A 2008-08-08 2008-08-08 プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置 Expired - Fee Related JP5093685B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008205384A JP5093685B2 (ja) 2008-08-08 2008-08-08 プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008205384A JP5093685B2 (ja) 2008-08-08 2008-08-08 プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010038867A JP2010038867A (ja) 2010-02-18
JP5093685B2 true JP5093685B2 (ja) 2012-12-12

Family

ID=42011560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008205384A Expired - Fee Related JP5093685B2 (ja) 2008-08-08 2008-08-08 プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5093685B2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2957416B1 (fr) * 2010-03-12 2012-04-20 Thales Sa Dispositif de quantification du degazage d'un equipement place dans une enceinte a vide
CN101943114B (zh) * 2010-09-30 2012-05-23 喻体刚 一种多层风力发电风帆
EP2458348B1 (en) 2010-11-29 2013-08-14 Air Products And Chemicals, Inc. Method of, and apparatus for, measuring the mass flow rate of a gas
PL2458377T3 (pl) 2010-11-29 2020-02-28 Air Products And Chemicals, Inc. Sposób i urządzenie do pomiaru masy cząsteczkowej gazu
JP5769167B2 (ja) * 2011-07-01 2015-08-26 国立研究開発法人産業技術総合研究所 気体の分子量測定装置
PL2667159T3 (pl) 2012-05-24 2022-05-02 Air Products And Chemicals, Inc. Sposób oraz urządzenie dla mierzenia masowego natężenia przepływu gazu
ES2556783T3 (es) 2012-05-24 2016-01-20 Air Products And Chemicals, Inc. Método y aparato para medir las propiedades físicas de fluidos bifásicos
EP2667277B1 (en) * 2012-05-24 2017-12-27 Air Products And Chemicals, Inc. Method of, and apparatus for, providing a gas mixture
PL2667176T3 (pl) 2012-05-24 2015-07-31 Air Prod & Chem Urządzenie do mierzenia rzeczywistej zawartości butli z gazem pod ciśnieniem
ES2659146T3 (es) 2012-05-24 2018-03-14 Air Products And Chemicals, Inc. Método y aparato para proporcionar una mezcla de gases
PL2667160T3 (pl) 2012-05-24 2021-05-04 Air Products And Chemicals, Inc. Sposób i urządzenie do regulowania masowego natężenia przepływu gazu
CN107727147B (zh) * 2017-10-23 2019-10-18 西南大学 一种气体传感和uv光探测集成系统
CN110308089A (zh) * 2019-07-02 2019-10-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体生长槽内溶液过饱和度实时测量系统及其测量方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62272152A (ja) * 1986-05-21 1987-11-26 Hitachi Ltd 反応槽中のガス分解率の測定方法および装置
JP2001259410A (ja) * 2000-03-23 2001-09-25 Canon Inc ガス分解処理装置
JP3336384B2 (ja) * 2000-05-25 2002-10-21 独立行政法人産業技術総合研究所 2種類混合気体の濃度測定方法及び濃度測定装置
JP3873943B2 (ja) * 2003-07-16 2007-01-31 ソニー株式会社 プラズマモニタ方法、プラズマ処理方法、半導体装置の製造方法、およびプラズマ処理装置
JP4078422B2 (ja) * 2003-08-29 2008-04-23 独立行政法人産業技術総合研究所 ガス漏洩検知方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010038867A (ja) 2010-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5093685B2 (ja) プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置
KR100709360B1 (ko) 플라즈마처리장치 및 처리방법
JP5544060B2 (ja) プラズマ特性を求める方法
TWI398546B (zh) 用以驗證從氣體供應系統進入電漿處理室之氣流速率之方法
US20160351375A1 (en) Arrangement For Plasma Processing System Control Based On RF Voltage
KR100990595B1 (ko) 전기적 가열기들의 일정한 전력작동 유지를 위한 피드백 제어 시스템 및 방법
JP2006241516A (ja) 混合ガスによる薄膜作製方法とその装置
WO2021157453A1 (ja) プロセス推定システム、プロセスデータ推定方法及びプログラム
KR102436099B1 (ko) 챔버 매칭 및 모니터링을 위한 방법 및 시스템
Linnik et al. Application of optical emission spectroscopy for the determination of optimal CVD diamond growth parameters in abnormal glow discharge plasma
Jolly et al. Atomic hydrogen densities in capacitively coupled very high-frequency plasmas in H2: Effect of excitation frequency
WO2013035304A1 (ja) 活性酸素量測定装置、活性酸素表面処理装置、活性酸素量測定方法および活性酸素表面処理方法
Schauer et al. Electrical measurements in dusty plasmas as a detection method for the early phase of particle formation
US20210134631A1 (en) Sensor Apparatus and Plasma Ashing System
Kim et al. In situ measurements of HCl during plasma etching of poly-silicon using a diode laser absorption sensor
Dalvie et al. Combined experimental and modeling study of spatial effects in plasma etching: CF 4/O 2 etching of silicon
Sobolewski Real-time, noninvasive monitoring of ion energy and ion current at a wafer surface during plasma etching
JP2011002345A (ja) プラズマ近傍およびプラズマ中でのガス分解率測定装置及び測定方法
JP5229891B2 (ja) 活性種量測定装置及び方法
JP3975759B2 (ja) プラズマ測定装置、測定方法及びセンサプローブ
JP2012047556A (ja) プラズマ中に存在する活性種の測定装置及び方法
Robert Mass spectrometer calibration over wide concentration ranges in multicomponent gas mixtures
Park et al. Vacuum pump age effects by the exposure to the corrosive gases on the Cr etch rate as observed using optical emission spectroscopy in an Ar/O2/Cl2 mixed plasma
Cvelbar et al. Characterization of hydrogen plasma with a fiber optics catalytic probe
JP2009059483A (ja) プラズマ成分変化計測方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100304

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120326

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120703

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120814

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150928

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees