JPH04256845A - Plasma measuring method - Google Patents

Plasma measuring method

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JPH04256845A
JPH04256845A JP3039072A JP3907291A JPH04256845A JP H04256845 A JPH04256845 A JP H04256845A JP 3039072 A JP3039072 A JP 3039072A JP 3907291 A JP3907291 A JP 3907291A JP H04256845 A JPH04256845 A JP H04256845A
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microwaves
frequency
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浩志 西村
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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly accurate plasma measuring method wherein the disturbance of plasma is suppressed to the minimum degree in the measurement of the plasma for a semiconductor process. CONSTITUTION:Parallel paired cables 40 are penetrated through plasma 40. A microwave is propagated through the parallel paired cables 40 from a microwave source 1 through a coaxial cable 43, an isolator 2 and a matching device 31. The microwave through the matching device 32 is detected with a microwave detector 3. The plasma parameters are determined based on the changes in phase and in strength of the microwave for measurement affected by the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を使った半
導体集積回路等の各種デバイスの製造工程で利用される
プラズマの計測法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma measurement method using microwaves used in the manufacturing process of various devices such as semiconductor integrated circuits.

【0002】0002

【従来の技術】半導体集積回路等の各種デバイスの製造
工程において、薄膜形成およびエッチングに用いるプラ
ズマとして、高周波放電を利用したRFプラズマやマイ
クロ波励起による電子サイクロトロン共鳴を利用したE
CRプラズマが利用されている。特にECRプラズマは
、低ガス圧,高イオン化率,高活性の特徴を有し、導入
ガスの選択,イオンエネルギーの制御によって、優れた
加工特性を発揮できることが明らかにされ(特開昭56
−155535号公報,特公昭58−13626号公報
参照)、微細なパタンのエッチングや薄膜形成に利用さ
れている。
[Prior Art] In the manufacturing process of various devices such as semiconductor integrated circuits, RF plasma using high frequency discharge and electron cyclotron resonance using microwave excitation are used as plasmas for thin film formation and etching.
CR plasma is used. In particular, it has been revealed that ECR plasma has the characteristics of low gas pressure, high ionization rate, and high activity, and that it can exhibit excellent processing characteristics by selecting the introduced gas and controlling the ion energy (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-56).
155535, Japanese Patent Publication No. 58-13626), it is used for etching fine patterns and forming thin films.

【0003】図6にECRプラズマを利用したプラズマ
処理装置の基本構成を示す。図において、61はプラズ
マ生成室、62は試料室、63はプラズマ生成室61の
上部に設けたマイクロ波導入窓であって、例えば石英ガ
ラス板により構成されている。64はマイクロ波導入の
ための矩形導波管である。69はプラズマ生成室61で
生成されたプラズマを試料台70に置かれた試料71に
導くためのプラズマ引出し窓である。72はプラズマ生
成室61の内部の適当な領域で電子サイクロトロン共鳴
条件を満たす磁界強度を発生させるための磁気コイルで
あり、プラズマ流68を形成させるための発散磁界の形
成にも利用している。65はプラズマ生成室を冷却する
ための冷却水系である。66および67はガス導入系で
、処理目的に応じて単独または組み合わせて使用される
。ガス導入系66,67から必要なガスを導入し、磁気
コイル72によりプラズマ生成室61の内部の適当な領
域に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界(マイク
ロ波周波数が2.45GHzのとき875ガウス)を発
生させ、マイクロ波をマイクロ波導入窓63を通してプ
ラズマ生成室61に導入し電子サイクロトロン共鳴を起
こす。電子サイクロトロン共鳴により加速された電子が
、ガスと衝突,電離する事ことによってプラズマが生成
される。生成されたプラズマは、磁気コイル72による
発散磁界により、プラズマ流68を形成して試料71に
到達する。
FIG. 6 shows the basic configuration of a plasma processing apparatus using ECR plasma. In the figure, 61 is a plasma generation chamber, 62 is a sample chamber, and 63 is a microwave introduction window provided in the upper part of the plasma generation chamber 61, which is made of, for example, a quartz glass plate. 64 is a rectangular waveguide for introducing microwaves. 69 is a plasma extraction window for guiding the plasma generated in the plasma generation chamber 61 to the sample 71 placed on the sample stage 70. A magnetic coil 72 is used to generate a magnetic field strength that satisfies electron cyclotron resonance conditions in a suitable region inside the plasma generation chamber 61, and is also used to form a diverging magnetic field to form a plasma flow 68. 65 is a cooling water system for cooling the plasma generation chamber. 66 and 67 are gas introduction systems, which are used alone or in combination depending on the processing purpose. Necessary gases are introduced from the gas introduction systems 66 and 67, and a magnetic field (875 Gauss when the microwave frequency is 2.45 GHz) that satisfies the electron cyclotron resonance condition is applied to a suitable region inside the plasma generation chamber 61 by the magnetic coil 72. The microwave is generated and introduced into the plasma generation chamber 61 through the microwave introduction window 63 to cause electron cyclotron resonance. Plasma is generated when electrons accelerated by electron cyclotron resonance collide with gas and are ionized. The generated plasma forms a plasma flow 68 due to the divergent magnetic field of the magnetic coil 72 and reaches the sample 71 .

【0004】半導体集積回路はますます高集積化,微細
化し、また処理されるべき試料の口径も大きくなってお
り、これに対応するには、上記のECRプラズマを利用
したプラズマ処理装置においても、より精密なプラズマ
の制御が必要となっている。そのためにはプラズマの正
確な計測に基づいた、プラズマの生成,輸送に関する十
分な理解が不可欠である。
[0004] Semiconductor integrated circuits are becoming increasingly highly integrated and miniaturized, and the diameter of samples to be processed is also becoming larger. More precise plasma control is required. To this end, it is essential to have a thorough understanding of plasma generation and transport based on accurate plasma measurements.

【0005】半導体プロセスに利用されている低温プラ
ズマの計測法としては、ラングミュアプローブ法とマイ
クロ波干渉法が知られている。ラングミュアプローブ法
は、金属の電極をプラズマ中に挿入し、電圧を加えてプ
ローブに流れ込む電子電流を測定し、電子の速度分布を
仮定して電圧電流特性を解析し、プラズマの電子温度,
電子密度等のプラズマパラメータを決定する方法である
{堤井信力著,プラズマ基礎工学,第3章(内田老鶴圃
,1986)}。この方法は、プローブが置かれた場所
での測定ができるため、位置の分解能が高いという利点
がある。しかし、挿入することによるプラズマの乱れが
避けられず、精度良い測定がむずかしい。また、電子温
度,電子密度の算出の際に、電子の速度分布,電極表面
のシース形状を仮定する必要があるため、特に半導体プ
ロセス用プラズマのような、非平衡プラズマの測定の際
には、誤差が大きくなる。さらに、ECRプラズマのよ
うに磁界がある場合には、電子の流入条件が一定になら
ないため誤差が大きく使用困難になる。実用的な面では
、金属電極の挿入によるプラズマ装置の汚染も問題とな
る。
Langmuir probe method and microwave interferometry are known as low-temperature plasma measurement methods used in semiconductor processes. In the Langmuir probe method, a metal electrode is inserted into the plasma, a voltage is applied, and the electron current flowing into the probe is measured.The voltage-current characteristics are analyzed assuming the electron velocity distribution, and the plasma electron temperature,
This is a method for determining plasma parameters such as electron density (Nobuyuki Tsutsui, Basic Plasma Engineering, Chapter 3 (Rokaku Uchida, 1986)). This method has the advantage of high positional resolution because measurements can be made at the location where the probe is placed. However, plasma disturbance due to insertion is unavoidable, making accurate measurement difficult. In addition, when calculating the electron temperature and electron density, it is necessary to assume the electron velocity distribution and the sheath shape of the electrode surface, so especially when measuring non-equilibrium plasma such as semiconductor process plasma, The error becomes larger. Furthermore, when there is a magnetic field as in ECR plasma, the conditions for electron inflow are not constant, leading to large errors and making it difficult to use. From a practical standpoint, contamination of the plasma device due to the insertion of metal electrodes is also a problem.

【0006】マイクロ波干渉法は、プラズマ振動数より
も高い振動数のマイクロ波を使い、プラズマによるマイ
クロ波の減衰及び位相のズレを検出してプラズマの屈折
率を求め、マイクロ波に対するプラズマの屈折率が後述
するようにプラズマ密度,電子の衝突角振動数νによっ
て決まっていることを利用して、プラズマ密度,電子温
度等のプラズマパラメータを決定する方法である。図7
にマイクロ波干渉法によるプラズマ計測の基本構成を示
す{堤井信力著,プラズマ基礎工学,第4章(内田老鶴
圃,1986)}。図において、1はマイクロ波源でク
ライストロン発振器等が使われる。21,22はマジッ
クT、23,24はホーンアンテナ、12は可変減衰器
、13は可変移相器、3はマイクロ波検出器である。 マイクロ波源1から出たマイクロ波は、導波管によりマ
ジックT21に導かれ2つに分けられる。一方は、ホー
ンアンテナ23を介してプラズマ中に送られてプラズマ
中を伝播し、反対側にあるホーンアンテナ24によって
集められてマジックT22に到達する。他方は、可変減
衰器12,可変移相器13を経てマジックT22に達す
る。マジックT22で合成されたマイクロ波の強度をマ
イクロ波検出器3で検出する。プラズマがないときにマ
イクロ波検出器3に到達するマイクロ波の強度が零にな
るように、あらかじめ可変減衰器12,可変移相器13
を調節しておき、プラズマがあるときにもマイクロ波検
出器3に到達するマイクロ波の強度が零になるように可
変減衰器12,可変移相器13を調節する。その調節量
からプラズマによるマイクロ波の減衰,位相のズレを計
算し、プラズマパラメータを決める。
Microwave interferometry uses microwaves with a higher frequency than the plasma frequency, detects the attenuation and phase shift of the microwaves caused by the plasma, and determines the refractive index of the plasma. This is a method of determining plasma parameters such as plasma density and electron temperature by utilizing the fact that the rate is determined by the plasma density and the electron collision angular frequency ν, as will be described later. Figure 7
The basic configuration of plasma measurement using microwave interferometry is shown in {Nobuyuki Tsutsui, Basic Plasma Engineering, Chapter 4 (Uchida Rokaku, 1986)}. In the figure, 1 is a microwave source, such as a klystron oscillator. 21 and 22 are magic tees, 23 and 24 are horn antennas, 12 is a variable attenuator, 13 is a variable phase shifter, and 3 is a microwave detector. Microwaves emitted from the microwave source 1 are guided to the magic T21 by a waveguide and divided into two. One side is sent into the plasma via the horn antenna 23, propagates through the plasma, is collected by the horn antenna 24 on the opposite side, and reaches the magic T 22. The other one passes through the variable attenuator 12 and the variable phase shifter 13 and reaches the magic T22. The microwave detector 3 detects the intensity of the microwaves synthesized by the magic T22. A variable attenuator 12 and a variable phase shifter 13 are installed in advance so that the intensity of microwaves reaching the microwave detector 3 becomes zero when there is no plasma.
The variable attenuator 12 and the variable phase shifter 13 are adjusted so that the intensity of microwaves reaching the microwave detector 3 becomes zero even when plasma is present. The attenuation and phase shift of the microwave due to the plasma are calculated from the amount of adjustment, and the plasma parameters are determined.

【0007】この方法は核融合用プラズマ等の大体積の
プラズマの計測に用いられており、マイクロ波とホーン
アンテナの組み合わせによりプラズマへの乱れが小さい
という利点がある。しかし、ホーンアンテナを出たマイ
クロ波はホーンアンテナによって決まる角度分布で広が
って伝播するため、半導体プロセス用の小体積のプラズ
マのようにプラズマが壁に接している場合にはマイクロ
波の一部が壁に到達して複雑な反射をする。また、プラ
ズマが壁から離れている場合には、マイクロ波の一部が
プラズマの境界で反射され、プラズマの外を伝播したり
、容器の壁で複雑な反射を起こしたりする。ホーンアン
テナで検出されるマイクロ波には、これらすべてが足し
合わされているため、マイクロ波の減衰,位相のズレに
は、プラズマによる減衰,位相のズレの他に上にあげた
反射等による減衰,位相のズレも含まれており正確な測
定ができない。また、2つのホーンアンテナを向い合わ
せに設置しなければならないため、プラズマ装置により
測定できる場所が限定されてしまう。さらに、導波管を
使用しているために、計測用マイクロ波の周波数を大き
く変えられない。
This method is used to measure large volume plasma such as nuclear fusion plasma, and has the advantage that the combination of microwave and horn antenna causes little disturbance to the plasma. However, the microwaves that exit the horn antenna spread and propagate with an angular distribution determined by the horn antenna, so if the plasma is in contact with a wall, such as in a small volume plasma for semiconductor processing, some of the microwaves may be It reaches the wall and creates a complex reflection. Furthermore, when the plasma is far from the wall, some of the microwaves are reflected at the plasma boundary and propagate outside the plasma, or cause complex reflections on the walls of the container. All of these factors are added to the microwave detected by the horn antenna, so the microwave attenuation and phase shift include attenuation due to plasma, phase shift, and attenuation due to the reflections listed above. It also includes a phase shift, making accurate measurement impossible. Furthermore, since two horn antennas must be installed facing each other, the locations where measurements can be made with the plasma device are limited. Furthermore, since a waveguide is used, the frequency of the measurement microwave cannot be changed significantly.

【0008】さらに、ECRプラズマなどのように磁界
がある場合には、マイクロ波に対するプラズマの屈折率
はマイクロ波の伝播方向,磁界強度,マイクロ波電界の
方向等によって決まる。しかし、マイクロ波干渉法では
、マイクロ波をホーンアンテナでプラズマ中に導入して
いるために、プラズマ中でのマイクロ波の伝播方向,マ
イクロ波の電界の方向を規定できないため正確な測定は
不可能である。このように、従来のマイクロ波干渉法に
よって、半導体プロセスに使われる比較的に小体積のプ
ラズマの正確な計測は不可能である。
Furthermore, when there is a magnetic field, such as in ECR plasma, the refractive index of the plasma with respect to microwaves is determined by the propagation direction of the microwaves, the strength of the magnetic field, the direction of the microwave electric field, etc. However, in microwave interferometry, since microwaves are introduced into the plasma using a horn antenna, the direction of microwave propagation in the plasma and the direction of the microwave electric field cannot be determined, making accurate measurement impossible. It is. Thus, conventional microwave interferometry cannot accurately measure relatively small volumes of plasma used in semiconductor processes.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路の微細
化にともない、低ガス圧,高イオン化率,高活性の特徴
を有するECRプラズマ装置の重要性が増大している。 ECRプラズマ装置のさらなる高性能化には、ECRプ
ラズマの生成,輸送に関する正確な理解に基づいた高精
度なプラズマの制御が必要であり、そのために精度の良
いプラズマ計測法が必要である。しかしながら上述した
ように、従来の測定法では半導体プロセスに用いられる
比較的小体積のプラズマやECRプラズマなどの磁界中
にあるプラズマの高精度な計測が原理的に不可能である
With the miniaturization of semiconductor integrated circuits, the importance of ECR plasma devices, which have the characteristics of low gas pressure, high ionization rate, and high activity, is increasing. Further improving the performance of ECR plasma devices requires highly accurate plasma control based on accurate understanding of ECR plasma generation and transport, and for this purpose, highly accurate plasma measurement methods are required. However, as described above, with conventional measurement methods, it is theoretically impossible to accurately measure plasma in a magnetic field, such as a relatively small volume plasma used in a semiconductor process or an ECR plasma.

【0010】本発明は、上述した従来法の欠点を原理的
に解決するために提案されたもので、その目的は、半導
体プロセスに用いられる比較的小体積のプラズマ、特に
ECRプラズマ等のような磁界中にあるプラズマに対す
る高精度な計測法を提供することにある。
The present invention was proposed in order to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional method in principle, and its purpose is to use relatively small volume plasmas used in semiconductor processes, especially ECR plasmas, etc. The objective is to provide a highly accurate measurement method for plasma in a magnetic field.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は計測用マイクロ波を計測すべきプラズマ中
に入射し、前記プラズマからうける計測用マイクロ波の
位相,強度の変化からプラズマパラメータを決定するプ
ラズマ計測法において、前記計測用マイクロ波を平行対
ケーブルを用い、計測すべきプラズマ中を伝播させるこ
とを特徴とするプラズマ計測法を発明の要旨とするもの
である。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention injects measurement microwaves into the plasma to be measured, and detects changes in the phase and intensity of the measurement microwaves received from the plasma. The gist of the invention is a plasma measurement method for determining parameters, characterized in that the measurement microwave is propagated through the plasma to be measured using a parallel pair of cables.

【0012】0012

【作用】本発明は、測定用マイクロ波を平行対ケーブル
を使ってプラズマ中を伝播させることで、プラズマ中で
のマイクロ波の伝播モード,伝播路,電磁界の存在領域
を限定することを最も主要な特徴とする。このことによ
り、半導体プロセス用プラズマの計測において、プラズ
マへの乱れを最小限に抑えて高精度なプラズマの計測を
行いうる作用を有する。
[Operation] The present invention makes it possible to limit the microwave propagation mode, propagation path, and region of electromagnetic field in the plasma by propagating measurement microwaves through the plasma using parallel pair cables. Main characteristics. As a result, in the measurement of plasma for semiconductor processing, disturbance to the plasma can be minimized and plasma can be measured with high precision.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは言
うまでもない。
[Example] Next, an example of the present invention will be described. Note that the embodiments are merely illustrative, and it goes without saying that various changes and improvements can be made without departing from the spirit of the invention.

【0014】(実施例1)図1に本発明の第1の実施例
を示す。図において、1は周波数可変のマイクロ波源、
40は平行対ケーブル、3はスペクトルアナライザー等
のマイクロ波検出器、43は同軸ケーブル、2は反射波
によるマイクロ波源1の損傷を防ぐためのアイソレータ
、31および32は同軸ケーブル43と平行対ケーブル
40のインピーダンスを合わせるための整合器、62は
試料室、68はプラズマ流、69はプラズマ引出し窓、
70は試料台を示す。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a frequency variable microwave source;
40 is a parallel pair cable, 3 is a microwave detector such as a spectrum analyzer, 43 is a coaxial cable, 2 is an isolator for preventing damage to the microwave source 1 due to reflected waves, 31 and 32 are a coaxial cable 43 and a parallel pair cable 40 62 is a sample chamber, 68 is a plasma flow, 69 is a plasma extraction window,
70 indicates a sample stage.

【0015】マイクロ波源1を出た計測用マイクロ波は
、同軸ケーブル43を伝播してアイソレータ2,整合器
31を経て平行対ケーブル40によってプラズマ中に導
かれる。平行対ケーブル40を伝播したマイクロ波は、
整合器32を経て同軸ケーブル43によりマイクロ波検
出器3に導かれ検出される。この構成によるプラズマの
計測は次の手順で行う。はじめにプラズマがないときの
マイクロ波の透過強度を計測用マイクロ波の周波数を変
化させて測定する。次にプラズマがあるときのマイクロ
波の透過強度を測定する。両者を比較してプラズマによ
る減衰量を求め、プラズマ密度,電子温度といったプラ
ズマパラメータを決める。
The measuring microwaves emitted from the microwave source 1 propagate through a coaxial cable 43, pass through an isolator 2 and a matching box 31, and are guided into the plasma by a parallel pair cable 40. The microwave propagated through the parallel pair cable 40 is
The signal is guided through the matching box 32 to the microwave detector 3 via a coaxial cable 43 and detected. Plasma measurement with this configuration is performed in the following steps. First, the transmitted intensity of microwaves in the absence of plasma is measured by changing the frequency of the measurement microwave. Next, we will measure the transmitted intensity of microwaves when plasma is present. The two are compared to determine the amount of attenuation caused by the plasma, and plasma parameters such as plasma density and electron temperature are determined.

【0016】図2(A)に平行対ケーブル40の断面を
示す。80は伝送線、84は絶縁体、85はマイクロ波
電界の電気力線の状態を示す。平行対ケーブル40は2
本の近接した平行な伝送線80からなり、各々の伝送線
はプラズマに直接触れないように石英などの絶縁体84
で覆われている。この様な構成での基本伝播モードはT
EM波である。実験では絶縁体84として、外径1.2
mmの石英管を使用した。平行対ケーブル40の断面積
はこのように小さくできるので、プラズマ中に挿入する
ことによるプラズマへの乱れも小さく抑えられる。また
、マイクロ波は平行対ケーブル40によってプラズマ中
を伝播するので、プラズマ中でのマイクロ波の広がりに
よる壁での反射,プラズマの外への回り込み等の影響を
除くことが出来る。
FIG. 2A shows a cross section of the parallel pair cable 40. 80 is a transmission line, 84 is an insulator, and 85 is a state of electric lines of force of a microwave electric field. Parallel pair cable 40 is 2
It consists of parallel transmission lines 80 that are close to each other, and each transmission line is covered with an insulator 84 such as quartz to prevent direct contact with the plasma.
covered with. The basic propagation mode in such a configuration is T
It is an EM wave. In the experiment, the outer diameter of the insulator 84 was 1.2
A mm quartz tube was used. Since the cross-sectional area of the parallel pair cable 40 can be made small in this way, disturbance to the plasma caused by insertion into the plasma can be suppressed to a small level. Further, since the microwave is propagated in the plasma by the parallel pair cable 40, it is possible to eliminate influences such as reflection on walls and wraparound of the plasma due to spread of the microwave in the plasma.

【0017】平行対ケーブルとして、図2(B)に示す
ような3本の伝送線を使った構成も考えられる。この場
合伝送線81と伝送線82を等電位になるように接続す
ると、マイクロ波電界は、85の様になり、図2(A)
に示す平行対ケーブルの場合よりもプラズマとマイクロ
波電界が相互作用する領域が増し測定精度が向上する。 図2(A)および(B)に示す平行対ケーブルの一部を
プラズマから遮蔽することによって、平行対ケーブルに
沿った方向での位置の分解能を高くできる。
A configuration using three transmission lines as shown in FIG. 2(B) as the parallel pair cables is also conceivable. In this case, if the transmission line 81 and the transmission line 82 are connected to have the same potential, the microwave electric field will be as shown in 85, as shown in Fig. 2(A).
Compared to the case of parallel pair cables shown in Figure 1, the area where the plasma and microwave electric field interact increases, improving measurement accuracy. By shielding a portion of the parallel pair cables shown in FIGS. 2(A) and 2(B) from the plasma, the positional resolution in the direction along the parallel pair cables can be increased.

【0018】一般に、平行対ケーブルを伝播するマイク
ロ波の基本モードはTEM波であり、その伝播特性は平
面波の伝播特性と同じである。従って、磁界が存在しな
いとき、平行対ケーブルに沿ってプラズマ中を伝播する
マイクロ波の基本モードの伝播特性については、平面波
近似によるマイクロ波のプラズマ中での伝播特性につい
ての解析結果が適用できる。
Generally, the fundamental mode of microwaves propagating through a parallel pair cable is a TEM wave, and its propagation characteristics are the same as those of a plane wave. Therefore, in the absence of a magnetic field, the analysis results of the propagation characteristics of microwaves in plasma using plane wave approximation can be applied to the propagation characteristics of the fundamental mode of microwaves propagating in plasma along the parallel pair cables.

【0019】平面波近似によるプラズマ中でのマイクロ
波の伝播についての解析結果について説明する。磁界が
ない場合のプラズマのマイクロ波に対する屈折率nは、
電子の衝突角振動数νがマイクロ波の角振動数ωに比べ
て十分小さく無視できるときには、
An explanation will be given of the analysis results regarding the propagation of microwaves in plasma using plane wave approximation. The refractive index n of plasma for microwaves in the absence of a magnetic field is
When the collision angular frequency ν of the electron is sufficiently small compared to the angular frequency ω of the microwave and can be ignored,

【0020】[0020]

【数1】[Math 1]

【0021】であることが知られている。ここに、ωは
マイクロ波の角振動数であり、ωp はプラズマ角振動
数で、プラズマ密度をnp ,電子電荷を−e,電子の
質量をme とするとωp =(e2 np /εo 
me )1/2 である。屈折率nの媒質中を伝播する
マイクロ波の電界Eは、伝播方向をz方向とすると、     E〜exp{−i(ωt−nko z)}  
            (2)と書ける。但し、ko
 は真空中の波数で真空中の波長をλとするとko =
2π/λである。従って、(1),(2)式よりプラズ
マ角振動数ωp がカットオフとなり、マイクロ波の角
振動数ωがプラズマ角振動数ωp よりも小さいときに
は、屈折率nが虚数となるためマイクロ波はプラズマに
よって反射され、プラズマを透過するマイクロ波の強度
は減衰する。マイクロ波の角振動数ωがプラズマ角振動
数ωp よりも大きいときには屈折率nは実数となり、
マイクロ波はプラズマ中を伝播できる。
It is known that Here, ω is the angular frequency of the microwave, ωp is the plasma angular frequency, and if the plasma density is np, the electron charge is -e, and the electron mass is me, then ωp = (e2 np / εo
me ) 1/2. The electric field E of a microwave propagating in a medium with a refractive index n is E~exp{-i(ωt-nko z)} when the propagation direction is the z direction.
It can be written as (2). However, ko
is the wave number in vacuum, and if the wavelength in vacuum is λ, then ko =
2π/λ. Therefore, from equations (1) and (2), the plasma angular frequency ωp becomes the cutoff, and when the microwave angular frequency ω is smaller than the plasma angular frequency ωp, the refractive index n becomes an imaginary number, so the microwave The intensity of the microwave reflected by the plasma and transmitted through the plasma is attenuated. When the microwave angular frequency ω is larger than the plasma angular frequency ωp, the refractive index n becomes a real number,
Microwaves can propagate in plasma.

【0022】磁界がある場合のプラズマのマイクロ波に
対する屈折率は、マイクロ波の伝播方向,マイクロ波電
界の向きによって異なる。表1に、平面波の場合のマイ
クロ波に対するプラズマの屈折率を示す。マイクロ波の
伝播方向が磁界に垂直で電界が磁界と平行なマイクロ波
(正常波)の場合には、屈折率は磁界がない場合と同じ
になる。
The refractive index of plasma for microwaves in the presence of a magnetic field varies depending on the propagation direction of the microwaves and the direction of the microwave electric field. Table 1 shows the refractive index of plasma for microwaves in the case of plane waves. In the case of microwaves (normal waves) where the propagation direction of the microwave is perpendicular to the magnetic field and the electric field is parallel to the magnetic field, the refractive index is the same as when there is no magnetic field.

【0023】[0023]

【表1】[Table 1]

【0024】平行対ケーブル40を伝播するマイクロ波
の電界は、図2(A)に示すように2本の伝送線を結ぶ
方向が強いから、平行対ケーブルを図1に示すように磁
界に垂直に設置し、図2(A)に示すように2本の伝送
線を結ぶ方向を磁界と平行にすることで、マイクロ波の
電界と外部磁界をほぼ平行にでき、正常波と同じ配置に
できる。このとき、プラズマの屈折率は、(1)式と同
じになり、プラズマ角振動数ωp がカットオフとなる
。 なお、磁界があるときのプラズマの特異性により、正常
波以外の波は平行対ケーブルの基本モード(TEM波)
と両立できない。
Since the electric field of the microwave propagating through the parallel pair cable 40 is strong in the direction that connects the two transmission lines as shown in FIG. By connecting the two transmission lines parallel to the magnetic field as shown in Figure 2 (A), the electric field of the microwave and the external magnetic field can be made almost parallel, making it possible to arrange the microwave in the same way as for normal waves. . At this time, the refractive index of the plasma becomes the same as equation (1), and the plasma angular frequency ωp becomes the cutoff. Due to the peculiarity of plasma when there is a magnetic field, waves other than normal waves are the fundamental mode of parallel pair cables (TEM waves).
cannot be compatible with

【0025】従って、平行対ケーブルを使って計測用マ
イクロ波の伝播方向を磁界に垂直にし、計測用マイクロ
波の電界を外部磁界と平行にすれば、磁界の有無によら
ずプラズマ角振動数ωp がカットオフとなる。そして
、図1に示す様な構成によって、透過特性を測定して直
接カットオフ周波数を求め、プラズマ密度を決めること
ができる。この実施例ではマイクロ波発振器の発振周波
数が2〜18GHzであるため、測定可能な電子密度の
範囲は5×1010cm−3〜4×1012cm−3で
あるが、発振可能な周波数を変化させることで測定可能
な電子密度の範囲を変えられる。
Therefore, if the propagation direction of the measurement microwave is made perpendicular to the magnetic field using a parallel pair cable, and the electric field of the measurement microwave is made parallel to the external magnetic field, the plasma angular frequency ωp can be adjusted regardless of the presence or absence of the magnetic field. is the cutoff. With the configuration shown in FIG. 1, the plasma density can be determined by measuring the transmission characteristics and directly determining the cutoff frequency. In this example, the oscillation frequency of the microwave oscillator is 2 to 18 GHz, so the range of measurable electron density is 5 x 1010 cm-3 to 4 x 1012 cm-3, but by changing the oscillation frequency, The range of measurable electron density can be changed.

【0026】図3は本実施例によるECRプラズマの測
定結果を示す。図3(A)の縦軸は、透過マイクロ波の
強度(dB単位)で、横軸はマイクロ波の振動数(GH
z単位)である。□はプラズマがないときの透過マイク
ロ波の強度、■はプラズマがあるときの透過マイクロ波
の強度を示す。ECRプラズマでは、ガス圧が低いため
ν<<ωの条件が成り立つからプラズマの屈折率は(1
)式となり、ωp がカットオフとなる。
FIG. 3 shows the measurement results of ECR plasma according to this example. The vertical axis of Figure 3(A) is the intensity of the transmitted microwave (in dB), and the horizontal axis is the frequency of the microwave (GH
z unit). □ indicates the intensity of the transmitted microwave when there is no plasma, and ■ indicates the intensity of the transmitted microwave when there is plasma. In ECR plasma, the gas pressure is low, so the condition ν<<ω holds, so the refractive index of the plasma is (1
), and ωp is the cutoff.

【0027】カットオフ周波数は次のようにして決定す
る。ω<ωp の場合のマイクロ波の減衰対数量ΔI(
db)(=プラズマ無し−プラズマあり)はプラズマの
厚さをdとし光速をcとすると、
The cutoff frequency is determined as follows. Microwave attenuation logarithm ΔI (
db) (=without plasma - with plasma), where d is the thickness of the plasma and c is the speed of light.

【0028】[0028]

【数2】[Math 2]

【0029】と書ける。(3)式から、(ΔI)2 は
ω2 の一次関数で(ΔI)2 =0になる周波数がω
p であることがわかる。従って、プラズマ角振動数ω
p は、■測定データからΔIを求め、■縦軸に(ΔI
)2 ,横軸にω2 をとってプロットし、■ω<ωp
 のデータから最小2乗法等により直線の式を決定し、
■横軸との交点を求めることによって決めることができ
る。
It can be written as [0029]. From equation (3), (ΔI)2 is a linear function of ω2, and the frequency at which (ΔI)2 = 0 is ω
It turns out that p. Therefore, the plasma angular frequency ω
For p, ■ Calculate ΔI from the measured data, ■ Indicate (ΔI) on the vertical axis.
)2, ω2 is plotted on the horizontal axis, and ■ω<ωp
Determine the equation of the straight line using the method of least squares from the data,
■It can be determined by finding the intersection with the horizontal axis.

【0030】以上は、プラズマの境界での反射がない場
合であるが、実際の測定では、プラズマと真空との屈折
率の差により、プラズマの境界で計測用マイクロ波の反
射が生じる。以下に、反射がある場合について説明する
The above is a case where there is no reflection at the plasma boundary, but in actual measurement, the measurement microwave is reflected at the plasma boundary due to the difference in refractive index between the plasma and the vacuum. The case where there is reflection will be explained below.

【0031】マイクロ波がプラズマに入射する際の境界
での振幅反射率,振幅透過率をΓA ,TA 、プラズ
マから出る際の振幅反射率,振幅透過率をΓB ,TB
 とすると、
The amplitude reflectance and amplitude transmittance at the boundary when the microwave enters the plasma are ΓA, TA, and the amplitude reflectance and amplitude transmittance when the microwave exits the plasma are ΓB, TB.
Then,

【0032】[0032]

【数3】[Math 3]

【0033】と書ける。但し、nはプラズマの屈折率で
ある。従って、プラズマの厚さをdとすると、プラズマ
を透過してくるマイクロ波の振幅Aは、
It can be written as [0033]. However, n is the refractive index of plasma. Therefore, if the thickness of the plasma is d, the amplitude A of the microwave transmitted through the plasma is:

【0034】[0034]

【数4】[Math 4]

【0035】となる。A0 は入射するマイクロ波の振
幅、ω<ωp の場合には、プラズマの屈折率は、
[0035] A0 is the amplitude of the incident microwave, and if ω<ωp, the refractive index of the plasma is

【0
036】
0
036]

【数5】[Math 5]

【0037】であるから、計測用マイクロ波の電力の透
過率は、
Therefore, the power transmittance of the measurement microwave is

【0038】[0038]

【数6】[Math 6]

【0039】となる。ωp d/c>>1の場合には、
分母の第2項が他の項に比べて大きくなり、
[0039] If ωp d/c >> 1, then
The second term in the denominator is larger than the other terms,

【0040
0040
]

【数7】[Math 7]

【0041】となる。従って、マイクロ波の減衰対数量
ΔIは、
[0041] Therefore, the attenuation logarithm ΔI of the microwave is

【0042】[0042]

【数8】[Math. 8]

【0043】ωp d/c>>1のときには、[0043] When ωp d/c >> 1,

【004
4】
004
4]

【数9】[Math. 9]

【0045】となり、(3)式と一致する。従って、平
行対ケーブルに照射するプラズマの厚さdが、
##EQU1## which is consistent with equation (3). Therefore, the thickness d of the plasma irradiated onto the parallel pair cable is

【004
6】
004
6]

【数10】[Math. 10]

【0047】の場合には、(3)式を用いて精度よくω
p を決定できる。プラズマ振動数が2GHz以上(プ
ラズマ密度に換算すると5×1010cm−3以上)の
場合には、dを5cm以上とすればよい。なお、この近
似が使えない場合には、(3)式を用いずに、厳密な式
(3)’を用いてωp を求めることができる。
In the case of ω, use equation (3) to accurately calculate ω
p can be determined. When the plasma frequency is 2 GHz or more (5×10 10 cm −3 or more when converted to plasma density), d may be set to 5 cm or more. Note that if this approximation cannot be used, ωp can be determined using exact equation (3)' without using equation (3).

【0048】図3(B)は、図3(A)のデータをもと
に上記■〜■のデータ処理を行った結果で、縦軸は(Δ
I)2 ,横軸はω2 であり、□は測定点である。ま
た、直線は3GHz以下のデータから最小2乗法で決定
した。この図から、カットオフ周波数は3.7GHz、
プラズマ密度は1.7×1011cm−3と決定できる
。ガス圧が高く電子の衝突が無視できないような場合に
は、プラズマのマイクロ波に対する屈折率nは、電子の
衝突角振動数をνとすると、
FIG. 3(B) shows the results of the above data processing of ■ to ■ based on the data of FIG. 3(A), and the vertical axis is (Δ
I)2, the horizontal axis is ω2, and □ is the measurement point. In addition, the straight line was determined using the least squares method from data below 3 GHz. From this figure, the cutoff frequency is 3.7GHz,
The plasma density can be determined to be 1.7 x 1011 cm-3. When the gas pressure is high and electron collisions cannot be ignored, the refractive index n of the plasma with respect to microwaves is expressed as follows, where ν is the electron collision angular frequency.

【0049】[0049]

【数11】[Math. 11]

【0050】となるから、測定されるマイクロ波の透過
特性においては、カットオフがなまり、さらにマイクロ
波の角振動数ωがプラズマ角振動数ωp よりも大きい
ところでもマイクロ波の減衰が生じる。従って、カット
オフ近傍でのなまり、あるいは、ω>ωp でのマイク
ロ波の減衰量から電子の衝突角振動数νがわかる。さら
に、ガス圧,電子の衝突角振動数ν等から電子温度を見
積もれる。
Therefore, in the measured transmission characteristics of the microwave, the cutoff is blunted, and microwave attenuation occurs even where the angular frequency ω of the microwave is greater than the plasma angular frequency ωp. Therefore, the collision angular frequency ν of the electron can be determined from the rounding near the cutoff or the amount of attenuation of the microwave when ω>ωp. Furthermore, the electron temperature can be estimated from the gas pressure, the electron collision angular frequency ν, etc.

【0051】(実施例2)図4に本発明の第2の実施例
を示す。周波数可変のマイクロ波源1から出たマイクロ
波は、同軸ケーブル43を通り、アイソレータ2,結合
器10,整合器31を経て、平行対ケーブル41によっ
てプラズマ中に導入される。42はダミー抵抗を示す。 プラズマ68により反射されたマイクロ波は、整合器3
1を経て結合器10により分岐され、マイクロ波検出器
3に到達する。平行対ケーブル41は、第1の実施例に
使用する平行対ケーブル40の一端を平行対ケーブルの
インピーダンスに応じたダミー抵抗42によって終端し
ていること以外は同じ構成である。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. Microwaves emitted from a frequency variable microwave source 1 pass through a coaxial cable 43, pass through an isolator 2, a coupler 10, a matching device 31, and are introduced into the plasma by a parallel pair cable 41. 42 indicates a dummy resistor. The microwave reflected by the plasma 68 is transmitted to the matching box 3.
1, is branched by a coupler 10, and reaches a microwave detector 3. The parallel pair cable 41 has the same configuration as that used in the first embodiment except that one end of the parallel pair cable 40 used in the first embodiment is terminated with a dummy resistor 42 corresponding to the impedance of the parallel pair cable.

【0052】プラズマのマイクロ波に対する屈折率は(
1)式で表されるから、マイクロ波の角振動数ωがプラ
ズマ角振動数ωp よりも大きいときには、屈折率は実
数となりマイクロ波はプラズマ中を伝播してダミー抵抗
42まで到達し吸収される。逆に、マイクロ波の角振動
数ωがプラズマ角振動数ωpよりも小さいときには、屈
折率が虚数となるため、プラズマによって反射されマイ
クロ波検出器3で検出されるマイクロ波強度は大きくな
る。従って、図4に示す構成により反射波の周波数依存
性からプラズマ周波数を測定し、プラズマ密度を決定で
きる。この場合には、平行対ケーブルの終端側にはつな
がっているものがないため、プラズマ中で設置場所の制
限がなく測定の自由度が非常に大きいという利点がある
。この実施例の変形として実施例1における透過特性の
測定と組み合わせて反射特性を特定し、測定精度の向上
を図ることができる。
The refractive index of plasma for microwaves is (
1) Since it is expressed by the formula, when the angular frequency ω of the microwave is larger than the plasma angular frequency ωp, the refractive index becomes a real number, and the microwave propagates through the plasma, reaches the dummy resistor 42, and is absorbed. . Conversely, when the angular frequency ω of the microwave is smaller than the plasma angular frequency ωp, the refractive index becomes an imaginary number, so the intensity of the microwave reflected by the plasma and detected by the microwave detector 3 increases. Therefore, with the configuration shown in FIG. 4, the plasma frequency can be measured from the frequency dependence of the reflected wave, and the plasma density can be determined. In this case, since there is nothing connected to the terminal end of the parallel pair cable, there is no restriction on the installation location in the plasma, and there is an advantage that the degree of freedom in measurement is very large. As a modification of this embodiment, reflection characteristics can be specified in combination with the measurement of transmission characteristics in Example 1 to improve measurement accuracy.

【0053】(実施例3)図5に本発明の第3の実施例
を示す。図において、1はマイクロ波源でマイクロ波の
振動数は、プラズマ振動数よりも高くなるように選ぶ。 43は同軸ケーブル、40は平行対ケーブルを示す。2
はアイソレータ、10と11は結合器、31と32は整
合器、3はマイクロ波検出器、12は可変減衰器、13
は可変移相器を示す。マイクロ波源1を出たマイクロ波
は、アイソレータ2を経て結合器10に到達し、2つに
分けられる。一方は、整合器31を経て平行対ケーブル
40によってプラズマ中を伝播した後、結合器11に達
する。他方は、可変減衰器12,可変移相器13を経て
結合器11に達する。結合器11で合成されたマイクロ
波の強度をマイクロ波検出器3で検出する。プラズマが
ないときに、マイクロ波検出器3で検出されるマイクロ
波の強度が零になるように可変減衰器12及び可変移相
器13を調整しておき、プラズマがある場合にも零にな
るように再び調整し、調整量からプラズマの有無による
位相差,減衰量を求める。位相差および減衰量から(1
)式または、(4)式を使って、プラズマ角振動数ωp
 ,電子の衝突角振動数νを計算し、それらからプラズ
マパラメータを決める。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a microwave source, and the frequency of the microwave is selected to be higher than the plasma frequency. 43 indicates a coaxial cable, and 40 indicates a parallel pair cable. 2
is an isolator, 10 and 11 are couplers, 31 and 32 are matching devices, 3 is a microwave detector, 12 is a variable attenuator, 13
indicates a variable phase shifter. The microwaves leaving the microwave source 1 reach the coupler 10 via the isolator 2 and are divided into two. One of them passes through the matching device 31 and propagates in the plasma by the parallel pair cable 40, and then reaches the coupler 11. The other reaches the coupler 11 via a variable attenuator 12 and a variable phase shifter 13. The intensity of the microwaves combined by the coupler 11 is detected by the microwave detector 3. The variable attenuator 12 and the variable phase shifter 13 are adjusted so that the intensity of the microwave detected by the microwave detector 3 becomes zero when there is no plasma, and it also becomes zero when there is plasma. Then, the phase difference and attenuation due to the presence or absence of plasma are determined from the adjusted amount. From the phase difference and attenuation amount (1
) or (4), the plasma angular frequency ωp
, calculate the electron collision angular frequency ν, and determine the plasma parameters from them.

【0054】図7に示したホーンアンテナ23,24を
用いた方法と違い、平行対ケーブル40によってプラズ
マ中でのマイクロ波の伝播経路,マイクロ波の電界の方
向が限定されているので、小面積の半導体プロセス用プ
ラズマの正確な計測が可能である。
Unlike the method using the horn antennas 23 and 24 shown in FIG. 7, the propagation path of the microwave in the plasma and the direction of the electric field of the microwave are limited by the parallel pair cable 40, so the area is small. Accurate measurement of plasma for semiconductor processing is possible.

【0055】[0055]

【発明の効果】叙上のように、本発明はプラズマ中で測
定用マイクロ波を小断面積の平行対ケーブルを使って伝
播させたので、マイクロ波の伝播路が限定され、マイク
ロ波電界の方向が規定されるから、ECRプラズマなど
磁界中におかれたプラズマを含めた半導体プロセス用プ
ラズマの計測において、プラズマへの乱れを最小限に抑
えて高精度なプラズマ計測が実現できるという利点があ
る。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention propagates measurement microwaves in plasma using parallel pair cables with a small cross section, so the microwave propagation path is limited and the microwave electric field is Because the direction is defined, it has the advantage of minimizing disturbance to the plasma and achieving highly accurate plasma measurements when measuring plasma for semiconductor processing, including plasma placed in a magnetic field such as ECR plasma. .

【0056】また、平行対ケーブルではマイクロ波の周
波数に関してカットオフを生じないので、マイクロ波の
周波数を大幅に変化させて高精度に測定しうるという利
点がある。
Further, since the parallel pair cable does not cause a cutoff with respect to the microwave frequency, it has the advantage that the microwave frequency can be changed significantly and measurement can be performed with high precision.

【0057】さらに、次のような効果を有する。■容器
の壁からの複雑な反射による影響を除くことができる。 ■マイクロ波電界の存在領域が限定できるため、位置分
解能の高い測定が可能となる。■容器中で平行対ケーブ
ルを容易に移動できるため、測定場所が限定されない。 ■マイクロ波電界の方向が規定できるため、磁界がある
場合においても高精度な測定が可能となる。
Furthermore, it has the following effects. ■The effects of complex reflections from the walls of the container can be removed. ■Since the region where the microwave electric field exists can be limited, measurement with high positional resolution is possible. ■The parallel pair cable can be easily moved within the container, so there are no restrictions on the measurement location. ■Since the direction of the microwave electric field can be specified, highly accurate measurement is possible even in the presence of a magnetic field.

【0058】本発明は、半導体プロセス用プラズマ以外
のプラズマの計測にも適用できることは明らかである。
It is clear that the present invention can be applied to measurements of plasmas other than semiconductor process plasmas.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例を示す。FIG. 1 shows a first embodiment of the invention.

【図2】平行対ケーブルの断面で、(A)は伝送線が2
本の場合、(B)は3本の場合を示す。
[Figure 2] Cross section of a parallel pair cable, (A) shows two transmission lines.
In the case of books, (B) shows the case of three books.

【図3】本発明の効果を示す図で、ECRプラズマを測
定した結果で、(A)は周波数と強度との関係、(B)
は周波数とdBとの関係を示す。
[Fig. 3] Diagrams showing the effects of the present invention, showing the results of measuring ECR plasma; (A) is the relationship between frequency and intensity; (B)
represents the relationship between frequency and dB.

【図4】本発明の第2の実施例を示す。FIG. 4 shows a second embodiment of the invention.

【図5】本発明の第3の実施例を示す。FIG. 5 shows a third embodiment of the invention.

【図6】ECRプラズマを利用したプラズマ処理装置の
基本構成を示す。
FIG. 6 shows the basic configuration of a plasma processing apparatus using ECR plasma.

【図7】マイクロ波干渉法によるプラズマ計測の基本構
成を示す。
FIG. 7 shows the basic configuration of plasma measurement using microwave interferometry.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  マイクロ波源 2  アイソレータ 3  マイクロ波検出器 10,11  結合器 12  可変減衰器 13  可変移相器 21,22  マジックT 23,24  ホーンアンテナ 31,32  整合器 40,41  平行対ケーブル 42  ダミー抵抗 43  同軸ケーブル 61  プラズマ生成室 62  試料室 63  マイクロ波導入窓 64  矩形導波管 65  冷却水系 66,67  ガス導入系 68  プラズマ流 69  プラズマ引出し窓 70  試料台 71  試料 72  磁気コイル 80,81,82,83  伝送線 84  絶縁体 85  電気力線 1 Microwave source 2 Isolator 3 Microwave detector 10, 11 Coupler 12 Variable attenuator 13 Variable phase shifter 21, 22 Magic T 23, 24 Horn antenna 31, 32 Matching box 40, 41 Parallel pair cable 42 Dummy resistor 43 Coaxial cable 61 Plasma generation chamber 62 Sample chamber 63 Microwave introduction window 64 Rectangular waveguide 65 Cooling water system 66, 67 Gas introduction system 68 Plasma flow 69 Plasma drawer window 70 Sample stage 71 Sample 72 Magnetic coil 80, 81, 82, 83 Transmission line 84 Insulator 85 Electric lines of force

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  計測用マイクロ波を計測すべきプラズ
マ中に入射し、前記プラズマからうける計測用マイクロ
波の位相,強度の変化からプラズマパラメータを決定す
るプラズマ計測法において、前記計測用マイクロ波を平
行対ケーブルを用い、計測すべきプラズマ中を伝播させ
ることを特徴とするプラズマ計測法。
1. In a plasma measurement method in which measurement microwaves are introduced into a plasma to be measured and plasma parameters are determined from changes in the phase and intensity of the measurement microwaves received from the plasma, the measurement microwaves are A plasma measurement method characterized by using parallel pair cables to propagate through the plasma to be measured.
【請求項2】  請求項1記載のプラズマ計測法におい
て、計測用マイクロ波源として発振周波数可変のマイク
ロ波発振器を用い、前記計測用マイクロ波の周波数を変
化させ、プラズマを透過したマイクロ波の強度をマイク
ロ波検出器で検出し、マイクロ波の透過特性を測定する
ことを特徴とするプラズマ計測法。
2. In the plasma measurement method according to claim 1, a microwave oscillator with a variable oscillation frequency is used as the measurement microwave source, and the frequency of the measurement microwave is varied to adjust the intensity of the microwave transmitted through the plasma. A plasma measurement method characterized by detecting with a microwave detector and measuring the transmission characteristics of microwaves.
【請求項3】  請求項1記載のプラズマ計測法におい
て、計測用マイクロ波源として発振周波数可変のマイク
ロ波発振器を用い、前記計測用マイクロ波の周波数を変
化させ、プラズマにより反射されたマイクロ波の強度を
マイクロ波検出器で検出し、マイクロ波の反射特性を測
定することを特徴とするプラズマ計測法。
3. In the plasma measurement method according to claim 1, a microwave oscillator with a variable oscillation frequency is used as the measurement microwave source, and the frequency of the measurement microwave is varied to adjust the intensity of the microwave reflected by the plasma. A plasma measurement method characterized by detecting with a microwave detector and measuring the reflection characteristics of the microwave.
【請求項4】  請求項1記載のプラズマ計測法におい
て、マイクロ波源からのマイクロ波を2つに分け、一方
はプラズマ中を伝播させ、他方は別に設けた基準路を伝
播させた後、前記2つのマイクロ波を合成し、2つのマ
イクロ波の位相差,強度差を検出することを特徴とする
プラズマ計測法。
4. In the plasma measurement method according to claim 1, the microwave from the microwave source is divided into two, one of which is propagated in the plasma, and the other is propagated through a separately provided reference path. A plasma measurement method characterized by combining two microwaves and detecting the phase difference and intensity difference between the two microwaves.
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