JPH03230461A - プラズマ計測法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はプラズマ計測法に関する。

Ｃ従来の技術］ 従来、プローブを用いたプラズマ計測法は第４図に示し
た装置構成によって実現されていた。具体的には、プラ
ズマ中の任意の測定ポイントにプローブ１を固定し、イ
オン電流を測定する場合にはプローブ１に負の直流電圧
を印加し、電子電流を測定する場合には、前記プローブ
１に正の直流電圧を印加する。この時、測定対象となる
電流は電流計６によって測定される。

前記測定によって得られた電流データに適当な処理を加
えることにより、電子温度、電子密度、電子エネルギー
　フローティングポテンシャル、プラズマポテンシャル
等のプラズマパラメータが算出可能となっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述した従来技術では、計測を行うためプロー
ブに印加する電圧に直流電圧を用−・ているため、例え
ば酸素プラズマや窒素プラズマを計測中には、前記プロ
ーブを構成する金属が酸化物や窒化物の絶縁物となって
イオン電流、電子電流が流れなくなったり、成膜に用い
られるプラズマを計測する場合には、時間がたつにつれ
てプローブに膜が付着し、°この付着した膜が絶縁物の
場合には前述した酸化や窒化と同様にイオン電流、電子
電流が流れな（なり、また付着した膜が導電膜であって
もインピーダンスの変化により電流データの信頼性が低
下するという問題点を有しているそこで、本発明のプラ
ズマ計測法は、従来のこのような問題点を解決するため
、グローブ材質を変化させるような酸素あるいは窒素等
のプラズマまたは成膜に用いられるプラズマ中にグロー
ブを挿入し計測を行っても、゛経時に対して安定に計測
が可能となるプラズマ計測法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明のプラズマ計測法は
、イオン電流もしくは電子電流を測定するためにプロー
ブに印加する電圧を計測とスパッタエツチングを交互に
繰り返すようなパルス電圧としたことを特徴とする。

又、かかる電圧印加方法を用いたプローブを測定対象と
なるプラズマの持つデバイ長より長い間隔で複数個配置
することを特徴とする。

［作用］ 上述したように、プローブにパルス電圧を印加し、かつ
、前記パルス電圧の波形を任意波形発生器によって正電
圧と負電圧を交互に繰り変えさせかつ、正電圧は階段状
に増力口、負電圧はマイナス数百ボルトになるように制
御すると、増加する正電圧によって電子電流がｒＡｌｌ
定でき、マイナス数百ボルトの負電圧でイオンを加ＦＬ
、プローブに衝突させることによるスパッタエッチ効果
で、前記プローブ表面の変質層及び前記プローブ表面に
付着した膜を取り除（ことが出来る。

又、イオン電流を測定する場合には、前記イオン電流を
測定するために印加する負電圧と前記スパッタエッチ効
果を引き起こすための電圧をパルス状に交互に繰り返し
印加する。

このようにパルス電圧を印加することにより、電子電流
測定もイオン電流測定もプローブがプラズマ中にあるた
めに起こる表面変質や膜の付着から解放され、経時に対
して安定に測定が可能となる。

又、前記電圧印加方法を用いたプローブをデバイ長より
長い間隔で複数個配置することにより、各々のプローブ
どうしによる影響がな（測定が可能となる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図に於て、真空容器１９はターボ分子ポンフ１４、ロ
ータリーポンプ１６によって真空に排気されるとともに
、マスフローコントローラ１７を介してガスボンベ１８
より酸素が供給されプラズマ処理に適した圧力に保持さ
れている。

さらに、基板ホルダー１２には高周波電源１０より高周
波電力が供給されプラズマが発生しているここで、電子
電流、イオン電流を測定するために複数個配置されたプ
ローブ１は測定するプローブを選択するための分配器４
．電流計６．電圧計８を介して任意波形発生器９に接続
されている。

このような装置構成において電子電流を測定する場合に
は、第２図に示した波形の電圧をプローブに印加する。

これにより、階段状に増加する正電圧により飽和電子電
流を求め、−２００ボルトの負電工によりスパッタエッ
チ効果を引き起こし酸素プラズマによって酸化したプロ
ーブ表面を除去している。この時、電流計に直接−２０
０ボルトの電圧がかかるのを避けるため任意波形発生器
９とスイッチ５および７を同期させた。

イオン電流を測定するときには、第６図に示した波形の
電圧をプローブに印加し、階段状に増幅されたパルス電
圧により飽和イオン電流を測定し一２００ボルトの電圧
で電子電流測定と同様にスバノタエソチヲ行つ。

これらの測定は、複数個配置されたプローブによって行
われるが、同時に複数のプローブから電流データをｉ＋
ｌＩ定することは装置構成を複雑にするので分配器によ
ってプローブを切り替えることとした。

「発明の効果」 本発明のプラズマ計測法は、プローブに印加する電圧を
電子電流もしくはイオン電流を徂１」定するための電圧
とスパッタエッチ効果を引き起こすための電圧を組み合
わせたパルス電圧としたことにより常にプロ・−ブ表面
をクリーニングし経時に対して安定にプラズマ計測を行
える効果がある。

又、同時に複数個のプローブを配置するので、プラズマ
の分布を辿］定する場合にも分配器を切り替えるだけで
真空容器を開はプローブを移動させることな（容易に測
定できるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のプローブ法の概要図。 第２図は、本発明のプローブ法を用いて電子電流を測定
するときにプローブに印加するパルス電圧の波形を示す
図。 第６図は、本発明のプローブ法を用いてイオン電流を測
定するときにプローブに印加するパルス電圧の波形を示
す図。 第４図は、従来のプローブ法におけるプローブ部分の概
要図。 １・・・・・・・・・プローブ ２・・・・・・・・・絶縁カバー ６・・・・・・・・・電極導入端子 ４・・・・・・・・・分配器 ５・・・・・・・・スイッチ ロ・・・・・・・・・電流計 ７・・・・・・・・・スイッチ ８・・・・・・・・・電圧計 ９・・・・・・・・・任意波形発生器 １０・・・・・・・・・高周波電源 １・・・・・・・・・基　板 ２・・・・・・・・基板ホルダー ６・・・・・・・・メインバルフ ４・・・・・・・・・ターボ分子ボンフ５・・・・・・
・・・フォアパルフ ロ・・・・・・・・・ロータリーボンフ７・・・・・・
・・・マスフローコントローラ８・・・・・・・・・酸
素ボンベ ９・・・・・・・・、真空容器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上への薄膜形成、表面処理、ドライエッチン
   グを行うために、真空ポンプにより真空に保持された容
   器内にガスを導入し、更に、直流、高周波、もしくはマ
   イクロ波を印加して発生させたプラズマの状態を、プロ
   ーブを用いて計測するプラズマ計測法において、イオン
   電流、または電子電流を測定するために前記プローブに
   印加する電圧を計測とスパッタエッチングを交互に繰り
   返すようなパルス電圧としたことを特徴とするプラズマ
   計測法。
2. （２）プラズマ中の複数のポイントで計測を行うために
   、前記プラズマの持つデバイス長より長い間隔で複数の
   プローブを配置したことを特徴とする請求項１記載のプ
   ラズマ計測法。