JPH052060A

JPH052060A - プロセス評価装置および評価方法

Info

Publication number: JPH052060A
Application number: JP3154367A
Authority: JP
Inventors: Katanobu Yokogawa; 賢悦横川; Takeshi Ninomiya; 健二宮; Keizo Suzuki; 敬三鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】真空中で処理された、あるいは処理中の被測定
試料を大気にさらすことなく高真空状態で磁気共鳴現象
の測定を行なう。【構成】他の幾つかの真空室１，２，３と連続的に真空
排気されたＥＳＲ分析室４をゲートバルブ５，１５，１
６を介して接続し、それらの間を被測定試料が自由に搬
送できるよう搬送系１１，１２，１３を付加した。【効果】上記の装置構成により、大気にさらすことなく
反応過程または反応の痕跡を評価することが可能となっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴現象の測定装
置にかかり、特に電子スピン共鳴装置に適用したもので
ある。電子スピン共鳴装置は、真空中から出さずに表面
処理後の被測定試料を分析できることから、半導体の製
造プロセスにおけるシリコン等の被加工材料の加工状況
の評価および反応メカニズムの解析等に有効である。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関する従来のプロセス評価装
置、特に電子スピン共鳴〔以下、ＥＳＲ(Electron Spin
Resonance）という〕装置については、例えば、栗田雄
喜生：電子スピン共鳴入門(昭和５０年３月２日発行)第
９項〜第１９項〔講談社，東京〕に解説されている。

【０００３】このＥＳＲ装置の原理は、要約すると以下
のとおりである。静磁場中での電子の磁気モーメント
（電子のスピン）のエネルギーは量子化されて分離した
準位となる。この準位間のエネルギーに相当する振動数
の交流磁場または電磁波を印加すると、これらは電子ス
ピンの反転に要するエネルギーとして共鳴吸収される。
この現象は磁気共鳴現象と称され、磁気モーメントが電
子スピンである場合には電子スピン共鳴（ＥＳＲ）と言
い、核スピンである場合には核磁気共鳴(ＮＭＲ)と言わ
れる現象である。これら、スピン系の情報を磁気共鳴現
象の測定装置により得ることで、原子の種類，原子間の
結合状態およびそれらの数等を知ることができる。

【０００４】上記の現象を観測するため従来技術では静
磁場用外部磁石と電磁波の空洞共振器を主たる構成とし
た装置を用いていた。この従来技術の装置構成および動
作原理を図２を用いて簡単に説明する。

【０００５】外部磁場用電磁石２０の極間にマイクロ波
の空洞共振器２１が設置されている。この空洞共振器２
１には、マイクロ波発信器２２より、サーキュレータ２
３を介し導波管２４でマイクロ波が導かれている。この
説明図に描かれた空洞共振器は反射型であり、通常空洞
共振器に入射したマイクロ波はほとんどすべてが反射
し、再び導波管を通ってマイクロ波検出器２５に入る。

【０００６】次に、この空洞共振器２１の中に不対電子
を有する被測定試料２６を設置した場合を考える。磁場
あるいはマイクロ波の振動数を変化させ、被測定試料中
の不対電子が電子スピン共鳴を起こす条件にする。この
状態では、被測定試料中の不対電子にマイクロ波が吸収
される。よって、マイクロ波検出器２５に到達するマイ
クロ波電力が変化する。このマイクロ波電力の変化を磁
場の大きさまたはマイクロ波の振動数の関数として表示
すれば、電子スピン共鳴スペクトルとなる。通常の電子
スピン共鳴装置では、マイクロ波の振動数を一定とし、
外部磁場の大きさの関数として表示する。また、信号対
雑音比を改善するため、外部磁場に微小な高周波磁場を
上調し、この周波数に依存するマイクロ波の変化のみを
検出するよう工夫されている。この高周波磁場を印加す
るために空洞共振器内には変調磁場コイル２７が設置さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電子スピン共鳴装置を
用いて半導体プロセスにおける半導体材料表面での反応
機構を調べたいというニーズがある。しかし、従来の電
子スピン共鳴装置では、各プロセス装置により処理した
被測定試料を一旦大気中に出してから空洞共振器中に設
置しなくてはならず、処理中に起こっている真の反応過
程を評価することは非常に困難であった。また、処理中
の被測定試料表面の変化を同時に計測したいというニー
ズにも答えられなかった。

【０００８】将来の半導体プロセスにおいて重要な位置
を占めると考えられるプロセスとして超高真空中での原
子層オーダの加工がある。このプロセスでは各層を形成
する原子の結合状態を把握することが重要であり、その
評価には電子スピン共鳴装置が最適と考えられる。しか
し、従来装置では、上記の理由より超クリーンな状態で
の観測が不可能であるため、このような、プロセスの評
価には適用できなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め本発明では、空洞共振器室と複数の真空室を結合し、
被測定試料を各室間で搬送できるような構成とした。こ
れにより、プラズマあるいはＭＢＥ（分子線エピタキシ
ー）等を用いた表面処理後の被測定試料を大気にさらす
ことなく電子スピン共鳴を用いた結合状態の評価が可能
となる。また、空洞共振器内に設置した被測定試料に直
接反応性励起原子を供給することで、反応過程をその場
観察することも可能となる。

【００１０】

【作用】ドライエッチング等の真空中で表面処理された
試料は、その表面状態が一旦大気中にさらすことで著し
く変化することがよく知られている。すなわち、表面処
理後に一旦大気にさらすということは、処理中で起こっ
ている反応の痕跡を著しく変質させてしまうことを示
す。

【００１１】本発明により真空中で処理された、あるい
は処理中の被測定試料を大気中に出すことなく磁気共鳴
現象の測定が可能となりうる。これにより、半導体形成
プロセスにおける原子・分子層オーダの結合状態の変化
が評価可能となる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図１を用いて説明する。図
１は本発明の基本構成図である。３つの真空室１，真空
室２，真空室３と空洞共振器をかねた測定用真空室（空
洞共振器）４がゲートバルブ５により結合されている。
各室はそれぞれ独立に、かつ連続的に真空排気されてお
り各室とも超高真空まで排気可能となっている。空洞共
振器外部には静磁場用の電磁石６が設置されており、ま
た導波管７を介しマイクロ波ユニット８からマイクロ波
が供給されている。このマイクロ波ユニットはマイクロ
波の発信器と受信器からなっており、発信器から出力さ
れたマイクロ波は、測定用真空室４を介し受信器に戻る
ようにマイクロ波回路が構成されている。測定用真空室
４の内部には変調磁場を被測定試料に印加するための変
調磁場コイル９が設置されている。この変調磁場コイル
の役目については従来の技術の項で説明されている。各
真空室には真空内で被測定試料１０を搬送するため搬送
系（１１，１２，１３）が付加されている。これにより
各真空室間および真空室と空洞共振器間で被測定試料を
自由に搬送できる。

【００１３】次に本実施例の応用例について説明する。
真空室１に適当な大きさ（３０mm×３mm)に切断したシ
リコン基板を設置した。真空室１は超高真空(例えば１
０^-10Torr以下）になっている。このシリコン基板は真
空室に入れる前にフッ酸溶液により洗浄してある。フッ
酸洗浄後は特に水洗等他の洗浄は行っていない。フッ酸
洗浄後のシリコン基板表面は大気中で形成された酸化膜
が除去されており、さらに酸化膜が除去された清浄面に
はフッ素原子がシリコン原子と結合している。このフッ
素原子でターミネートされたシリコン基板表面には酸素
等他の原子は化学的に結合することが出来ない。よって
短時間であれば大気中にさらしても酸化膜は形成されな
い状態となっている。

【００１４】このシリコン基板を搬送系１１により真空
室２を介して真空室３に搬送した。真空室３はＸ線光電
子分光（ＸＰＳ）分析が可能な設備が設置されており、
これにより搬送してきたシリコン基板をＸＰＳ分析し
た。測定の結果シリコン，フッ素，酸素，窒素の信号が
観測された。これらシリコン以外の原子は、フッ酸洗浄
あるいは洗浄後真空室にいれるまでの間に吸着したもの
である。酸素の信号は、シリコンと化学結合しているこ
とを示す化学シフトが認められなかった。すなわち、こ
の結果は、シリコン基板表面には酸素原子（あるいは分
子）が吸着しているだけで酸化膜が形成されていないこ
とを示している。このシリコン基板を再び搬送系により
真空室２に搬送し、さらに真空室２の搬送系１２にのせ
かえ空洞共振器となっている測定用真空室４へと搬送し
ＥＳＲ分析を行った。

【００１５】測定の結果を図３（ａ）に示す。シリコン
のダングリングボンドによるＥＳＲ信号は観測されてい
ない。これは、シリコン基板表面がフッ素原子によりタ
ーミネートされているためと考えられる。また、他の吸
着原子も不対電子を持たないことから、図３（ａ）の測
定結果にはなんのシグナルも観測されていないと考えら
れる。

【００１６】次にこのシリコン基板を搬送系により再び
真空室１に搬送した。真空室１に搬送されたシリコン基
板を、試料台内に設置してあるヒータ１４により加熱し
た。この加熱により、シリコン基板表面に吸着あるいは
結合していた原子はすべてとりのぞかれた。この状態で
真空室１に乾燥酸素を導入し、一定時間放置した。その
後真空室を再び超高真空にまで排気し、ゲートバルブ１
５および５をあけて、搬送系により測定用真空室４に搬
送した。ＥＳＲの測定結果を図３（ｂ）に示す。図３
（ａ）の測定結果と異なり、一本のＥＳＲシグナルが観
測されている。

【００１７】測定しているシリコン基板は面方位（１１
１）の基板であり、図３（ｂ）の測定結果は静磁場に対
し（１１１）面が水平になるようにして得られたもので
ある。また、真空室２の搬送系１２の先端部（シリコン
基板をつかんでいる部分）は高純度石英またはテフロン
でできており、搬送系でシリコン基板をつかんだまま空
洞共振器内でＥＳＲ測定が可能となっている。従って、
搬送系の軸を静磁場に対し回転させることにより、任意
の静磁場に対する結晶方位でのＥＳＲ測定が可能であ
る。前記に記した機能により、図３（ｂ）の測定結果か
ら１５°刻みでシリコン基板を回転させ、その都度ＥＳ
Ｒ測定を行った。

【００１８】測定結果を図４に示す。この測定結果は、
静磁場とシリコン基板の角度に対するＥＳＲスペクトル
のｇ値の変化を示したものである。ここでｇ値とはＥＳ
Ｒ測定において、計測された電子スピンの特徴を表す定
数であり、これにより電子スピンの構造あるいは電子ス
ピンの属する原子の構造が類推できる。このｇ値に関す
る詳しい説明は前記文献：電子スピン共鳴入門（昭和５
０年３月２日発行）の１３３項〜１５４項に記されてい
る。図４の測定結果から図３（ｂ）のシグナルはシリコ
ン（１１１）基板表面に酸化膜が形成された時に観測さ
れるＰｂセンタと呼ばれる欠陥であることが分かる。

【００１９】従来Ｐｂセンタは高温の乾燥酸素を用いた
シリコンの熱酸化膜からしか観測されておらず（ただ
し、水蒸気酸化等の酸化膜でも放射線照射等を行うこと
で観測される）、本実施例のような室温で形成されたい
わゆる自然酸化膜からは観測されていなかった。この原
因としては、大気中で形成される自然酸化膜には大気中
に含まれる水分が作用し、水素原子あるいは水酸基がＰ
ｂセンタをターミネートしているためと考えられる。本
実施例の結果は、本発明を用いたことによりシリコンの
自然酸化膜に形成されるＰｂセンタを観測できることを
示している。近年半導体デバイスの製造プロセスが高精
度化するにつれ、自然酸化膜の構造あるいは形成機構を
知りたいというニーズが高まってきている。自然酸化膜
のＰｂセンタが評価できるということは、自然酸化膜界
面の構造解析に非常に重要な知見を与える。

【００２０】本実施例で説明した自然酸化膜の評価以外
でも、将来の半導体デバイス製造プロセスでは、ＭＢＥ
（分子線エピタキシー）等に代表される原子あるいは分
子層オーダの加工が不可欠と考えられており、本発明は
それらの評価に不可欠である。

【００２１】電子スピン共鳴現象の観測では、その原理
上被測定試料が低温である方が高感度に観測できる。本
発明の装置に試料冷却装置を付加した場合の構造を図５
および図６に示す。図６は図５の冷却部を拡大した図で
ある。この冷却装置は液体窒素または液体ヘリウム３３
を試料台部３４に吹き付け冷却する構造となっている。
液体窒素または液体ヘリウムを吹き付ける際には、これ
らをヒータ３５により加熱し被測定試料３６を任意の温
度にすることができる構造となっている。また試料台部
３４は空洞共振器内部に入るためＥＳＲ測定に影響の少
ない高純度石英でできている。

【００２２】次に、被測定試料がなんらかの反応種と反
応中、その反応過程で形成される不対電子を観測する方
法についての実施例を説明する。装置の基本構成図を図
７に示す。本実施例での基本構成は図１に示した基本構
成と基本的に同じである。しかし、空洞共振器内に活性
な反応種を導入するため幾つかの改良点がある。

【００２３】まず一点目は、測定用真空室（空洞共振
器）４本体の反応種による劣化を防ぐ手段である。測定
用真空室４の内面は電磁波の電界成分による電流を流す
ため良導体でなくてはならずまたある程度平滑な面であ
る必要がある。しかし、反応種をそのまま測定用真空室
４内に導けば、空洞共振器を構成している測定用真空室
内面はあらされたり改質されたりする、また不純物が堆
積することも考えられる。このような事態になると、空
洞共振器本来の性能が損なわれ十分な測定が不可能とな
る。上記のような問題に対処するため本発明では被測定
試料設置部および反応性種導入部５５を高純度石英で作
成した。これにより、測定用真空室４内面は直接反応種
にさらされないようになり、上記の問題は克服されてい
る。また、測定用真空室は連続的に真空排気されてお
り、反応種を常に供給しながら測定用真空室内の真空度
を一定に保つことが可能となっている。

【００２４】二点目は、反応種を生成するシステムであ
る。これは図１の基本構成図に描かれた真空室の一つを
プラズマ生成室として用いれば簡単である。この具体例
として、図７の装置構成では測定用真空室４の属する石
英製真空室（被測定試料設置部および反応性励起種導入
部５５）に隣あわせた真空室に高周波放電用の電極５６
を設置した。この電極間で反応性ガスのプラズマを形成
し、反応性励起種を空洞共振器中の被測定試料に供給で
きる。また図７の装置構成では反応種の供給手段として
高周波放電設備の他に測定用真空室４上部に水銀ランプ
５７を設置してある。空洞共振器内の石英管内に設置さ
れた被測定試料に反応性ガスを供給、上部より水銀ラン
プの紫外線を照射すると、ガスが解離あるいは励起され
被測定試料と反応する。この装置構成は将来のプロセス
技術として期待されている光プロセスの反応メカニズム
解析に有効である。

【００２５】いままで述べてきた実施例では、被測定試
料は空洞共振器内部に入る程度の大きさに加工されてい
た。しかし、実際には半導体製造プロセスに使用される
シリコンウエファーをその分析したいというニーズが非
常に大きい。しかし、シリコンウエファーがそのままは
いるような大型の空洞共振器は感度がかなり低下してし
まい実用に耐えない場合がある。この問題を解決するた
め、本発明では図８および図９に示す装置構成も採用可
能となっている。図９は図８の空洞共振器部分の詳しい
説明図である。

【００２６】図９に示すように本装置構成では通常の空
洞共振器６８に微小孔６９をあけ、そこから漏れるマイ
クロ波７０を用いる。微小孔６９をあけた空洞共振器６
８全体は図８に示すように真空容器７１内に設置されて
いる。空洞共振器へのマイクロ波の供給および反射波の
検出は真空容器の外部より導かれた同軸ケーブル７２を
介して行なわれている。この空洞共振器６８の微小孔６
９を被測定試料７３面に近接させ、空洞共振器６８を共
振状態に調整する。この時、微小孔６９からもれたマイ
クロ波が被測定試料面に十分作用する程度、空洞共振器
を被測定試料面に近接させる。この状態で被測定試料内
に存在する不対電子が電子スピン共鳴を起こすような条
件にすると、微小孔６９からの漏れマイクロ波７０が吸
収される。これにより空洞共振器６８の内部に被測定試
料を設置するのと同等の計測が可能となる。図８および
図９の装置構成では、分析領域は微小孔径程度である。
従って、空洞共振器を真空中で移動可能なように移動機
構７４に設置し、被測定試料面の任意の位置で計測でき
る構造となっている。また、図８および図９の装置構成
でも、被測定試料を図６に示したよう冷却装置に設置す
ることで低温での測定が可能である。図９に示すように
本装置構成では、検出される信号の強度は空洞共振器と
被測定試料間の距離に大きく依存する。従って、信号強
度の再現性を向上させるため、空洞共振器には図９に示
すようなスペーサ７５が付加されている。これにより、
空洞共振器と被測定試料間の距離を常に一定とすること
が可能であり、信号強度の再現性が向上する。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、プラズマあるいはＭＢＥ
（分子線エピタキシー）等を用いた表面処理後の被測定
試料を大気にさらすことなく電子スピン共鳴を用いた結
合状態の評価が可能となる、また、空洞共振器内に設置
した被測定試料に直接反応性原子あるいは分子を供給す
ることで、反応過程をその場観察することも可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図。

【図２】従来装置の説明図。

【図３】本発明の実施例による測定結果。

【図４】本発明の実施例による測定結果。

【図５】本発明に冷却装置を付加した場合の装置構成。

【図６】本発明に冷却装置を付加した場合の装置構成。

【図７】本発明を用い、反応過程を実時間で観測する為
の装置構成。

【図８】本発明を用い、シリコンウエファー等の大型の
試料を観測するための装置構成。

【図９】本発明を用い、シリコンウエファー等の大型の
試料を観測するための装置構成。

【符号の説明】

１…真空室、２…真空室、３…真空室、４…測定用真空
室（空洞共振器）５…ゲートバルブ、６…電磁石、７…
導波管、８…マイクロ波ユニット、９…変調磁場コイ
ル、１０…被測定試料、１１…搬送機構、１２…搬送機
構、１３…搬送機構、１４…ヒータ付き試料台、１５…
ゲートバルブ、１６…ゲートバルブ、１７…搬送用真空
室、１８…磁極、１９…真空排気系、２０…電磁石、２
１…空洞共振器、２２…マイクロ波発信器、２３…サー
キュレータ、２４…導波管、２５…マイクロ波検出器、
２６…被測定試料、２７…変調磁場コイル、２８…変調
磁場用電源、２９…外部磁場用電源、３０…データ処理
部、３１…マイクロ波ユニット、３２…増幅器、３３…
液体ヘリウムまたは液体窒素、３４…試料台部、３５…
ヒータ、３６…被測定試料、３７…加圧用パイプ、３８
…安全弁、３９…トランスファーチューブ、４０…温度
調節部、４１…ヒータ内蔵部、４２…断熱材、４３…冷
却水用パイプ、４４…磁極、４５…空洞共振器、４６…
マイクロ波導入窓、４７…マイクロ波ユニット、４８…
導波管、４９…搬送用真空室、５０…真空排気系、５１
…電磁石、５２…二重石英管、５３…石英管、５４…液
体ヘリウムまたは液体窒素、５５…被測定試料設置部お
よび反応種導入部、５６…高周波放電用電極、５７…水
銀ランプ、５８…予備真空室、５９…窓、６０…ゲート
バルブ、６１…搬送系、６２…真空排気系、６３…真空
排気系、６４…真空排気系、６５…反応性ガス導入部、
６６…高周波電源、６７…レンズ、６８…空洞共振器、
６９…微小孔、７０…漏れマイクロ波、７１…真空室、
７２…同軸ケーブル、７３…被測定試料、７４…移動機
構、７５…スペーサ、７６…試料台兼試料搬送機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 9118−2ＪＧ０１Ｎ 24/10 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギーを分離させたスピン系に、その
分離幅もしくは分離幅近傍のエネルギーに相当する電磁
波を供給する機構を有する磁気共鳴現象の測定手段にお
いて、測定手段全体もしくは該測定手段の一部を真空排
気可能とし、他の幾つかの真空室と接続可能な手段を有
することを特徴とするプロセス評価装置。
【請求項２】請求項１に記載された他の幾つかの真空室
において、これら真空室と測定手段との間を被測定試料
が搬送できる構造であることを特徴とするプロセス評価
装置。
【請求項３】請求項１に記載された真空排気された測定
手段において、測定手段内に反応種を供給することが可
能である構造を有することを特徴とするプロセス評価装
置。
【請求項４】請求項１に記載された真空排気された測定
手段において、測定手段内に計測あるいは請求項３記載
の反応種の励起を目的とした光を照射可能な構造である
ことを特徴とするプロセス評価装置。
【請求項５】請求項１に記載された他の幾つかの真空室
において、これら真空室は磁気共鳴装置以外の分析装置
あるいは、加工装置の機能を付加できる構造であること
を特徴とするプロセス評価装置。
【請求項６】請求項１に記載された他の幾つかの真空室
において、これら真空室で処理された被測定試料を大気
にさらすことなく、請求項２に記載された搬送手段で測
定手段に搬送可能な構造であることを特徴とするプロセ
ス評価装置。
【請求項７】スピン系のエネルギーを分離させる手段
が、磁場印加手段である請求項１乃至６記載のプロセス
評価装置。
【請求項８】スピン系の分離幅もしくは分離幅近傍のエ
ネルギーに相当する電磁波を供給する手段が、マイクロ
波もしくはラジオ波領域の電磁波を供給する手段である
請求項１乃至７記載のプロセス評価装置。
【請求項９】スピン系の分離幅もしくは分離幅近傍のエ
ネルギーに相当する電磁波を供給する手段が、電磁波領
域で使用可能な空洞共振器を用いることを特徴とする請
求項８記載のプロセス評価装置。
【請求項１０】被測定試料を液体ヘリウムもしくは液体
窒素を用いた冷却装置により冷却可能なことを特徴とす
る請求項１乃至９記載のプロセス評価装置。
【請求項１１】請求項９記載の空洞共振器において、こ
の空洞共振器内部全体もしくは一部を真空排気可能な構
造であることを特徴とし、これを請求項１記載の測定手
段と称する請求項１記載のプロセス評価装置。
【請求項１２】請求項９記載の空洞共振器において、こ
の空洞共振器内部に誘電体で形成された真空室を形成す
ることが可能なことを特徴とする請求項１記載のプロセ
ス評価装置。
【請求項１３】空洞共振器全体を真空排気された真空室
に設置することが可能な構造であることを特徴とする請
求項１記載のプロセス評価装置。
【請求項１４】請求項１３記載の真空室内部に設置され
た空洞共振器において、この空洞共振器に電磁波を供給
する手段が、真空室外部より導かれた同軸ケーブルある
いは導波管であることを特徴とする請求項１３記載のプ
ロセス評価装置。
【請求項１５】請求項１３および１４記載の空洞共振器
において、空洞共振器に微小孔をあけ、この微小孔の漏
れ電磁波を磁気共鳴現象の測定に用いることを特徴とす
るプロセス評価装置。
【請求項１６】空洞共振器にあけた微小孔からの漏れ電
磁波を用いて磁気共鳴現象の測定を行なう場合、空洞共
振器と被測定試料との間に適当な間隔のスペーサを付加
することが可能な請求項１５記載のプロセス評価装置。
【請求項１７】空洞共振器にあけた微小孔からの漏れ電
磁波を用いて磁気共鳴現象の測定を行なう場合、空洞共
振器を被測定試料の任意の位置に設置可能なように移動
機構が付加することが可能な請求項１６記載のプロセス
評価装置。
【請求項１８】測定手段に反応性種を導入する場合、測
定手段の空洞共振器内部に直接反応種が到達しないよう
空洞共振器内部が測定に影響しない物質で隔離された構
造であることを特徴とする請求項１乃至１７記載のプロ
セス評価装置。
【請求項１９】被測定試料の搬送手段に被測定試料を設
置したまま空洞共振器内部で測定可能なように搬送手段
の空洞共振器内に入る部分を磁気共鳴現象の測定に影響
しない材質で形成することを特徴とする請求項１乃至１
８記載のプロセス評価装置。
【請求項２０】被測定試料の搬送手段に被測定試料を設
置したまま空洞共振器内部で測定可能であり、測定中に
被測定試料の外部磁場に対する角度を搬送系により任意
に変化することが可能な構造であることを特徴とする請
求項１乃至１９記載のプロセス評価装置。
【請求項２１】被測定試料に静磁場以外に微小な振動磁
場を上調して印加することが可能な構造であることを特
徴とする請求項１乃至２０記載のプロセス評価装置。
【請求項２２】請求項１記載の測定手段と他の幾つかの
真空室を接続する手段が、ゲートバルブを介しておこな
うことが可能な請求項１乃至２１記載のプロセス評価装
置。
【請求項２３】請求項１記載の測定手段および他の幾つ
かの真空室において、これら真空室は超高真空にまで排
気可能な排気設備を有することが可能な請求項１乃至２
２記載のプロセス評価装置。
【請求項２４】測定手段の空洞共振器を含む真空室は、
非磁性材料あるいは磁場に対し影響の少ない材料により
構成されていることを特徴とする請求項１乃至２３記載
のプロセス評価装置。
【請求項２５】エネルギーを分離させたスピン系に、そ
の分離幅もしくは分離幅近傍のエネルギーに相当する電
磁波を供給する機構を有する磁気共鳴現象の測定手段に
おいて、測定手段全体もしくは該測定手段の一部を真空
排気可能とし、他の幾つかの真空室と接続可能な手段を
有することを特徴とするプロセス評価方法。
【請求項２６】請求項２５に記載された他の幾つかの真
空室において、これら真空室と測定手段との間を被測定
試料が搬送できる構造であることを特徴とするプロセス
評価方法。
【請求項２７】請求項２５に記載された真空排気された
測定手段において、測定手段内に反応種を供給すること
が可能であることを特徴とするプロセス評価方法。
【請求項２８】請求項２５に記載された真空排気された
測定手段において、測定手段内に計測あるいは請求項２
７記載の反応種の励起を目的とした光を照射することを
特徴とするプロセス評価方法。
【請求項２９】請求項２５に記載された他の幾つかの真
空室において、これら真空室は磁気共鳴装置以外の分析
装置あるいは、加工装置の機能を付加できる構造である
ことを特徴とするプロセス評価方法。
【請求項３０】請求項２５に記載された他の幾つかの真
空室において、これら真空室で処理された被測定試料を
大気にさらすことなく、請求項２６に記載された搬送手
段で測定手段に搬送することを特徴とするプロセス評価
方法。
【請求項３１】スピン系のエネルギーを分離させる手段
が、磁場印加手段である請求項２５乃至３０のいずれか
記載のプロセス評価方法。
【請求項３２】スピン系の分離幅もしくは分離幅近傍の
エネルギーに相当する電磁波を供給する手段が、マイク
ロ波もしくはラジオ波領域の電磁波を供給する手段であ
る請求項２５乃至３１記載のプロセス評価方法。
【請求項３３】スピン系の分離幅もしくは分離幅近傍の
エネルギーに相当する電磁波を供給する手段が、請求項
３２記載の電磁波領域で使用可能な空洞共振器を用いる
ことを特徴とする請求項２５乃至３２記載のプロセス評
価方法。
【請求項３４】被測定試料を液体ヘリウムもしくは液体
窒素を用いた冷却装置により冷却可能なことを特徴とす
る請求項２５乃至３３記載のプロセス評価方法。
【請求項３５】請求項３３記載の空洞共振器において、
この空洞共振器内部全体もしくは一部を真空排気可能な
構造であることを特徴とし、これを請求項２５記載の測
定手段と称する請求項２５記載のプロセス評価方法。
【請求項３６】空洞共振器内部に誘電体で形成された真
空室を形成することが可能なことを特徴とする請求項３
３記載のプロセス評価方法。
【請求項３７】空洞共振器全体を真空排気された真空室
に設置することが可能な構造であることを特徴とする請
求項３３乃至３７記載のプロセス評価方法。
【請求項３８】真空室内部に設置された空洞共振器にお
いて、この空洞共振器に電磁波を供給する手段が、真空
室外部より導かれた同軸ケーブルあるいは導波管である
ことを特徴とする請求項３７記載のプロセス評価方法。
【請求項３９】空洞共振器に微小孔をあけ、この微小孔
の漏れ電磁波を磁気共鳴現象の測定に用いることを特徴
とする請求項３７もしくは３８記載のプロセス評価方
法。
【請求項４０】空洞共振器にあけた微小孔からの漏れ電
磁波を用いて磁気共鳴現象の測定を行なう場合、空洞共
振器と被測定試料との間に適当な間隔のスペーサを付加
することが可能な請求項３９記載のプロセス評価方法。
【請求項４１】空洞共振器にあけた微小孔からの漏れ電
磁波を用いて磁気共鳴現象の測定を行なう場合、空洞共
振器を被測定試料の任意の位置に設置可能なように移動
機構が付加することが可能な請求項４０記載のプロセス
評価方法。
【請求項４２】測定手段に反応性種を導入する場合、測
定手段の空洞共振器内部に直接反応種が到達しないよう
空洞共振器内部が測定に影響しない物質で隔離された構
造であることを特徴とする請求項２５乃至４１記載のプ
ロセス評価方法。
【請求項４３】搬送手段に被測定試料を設置したまま空
洞共振器内部で測定可能なように搬送手段の空洞共振器
内に入る部分を磁気共鳴現象の測定に影響しない材質で
形成することを特徴とする請求項２６記載のプロセス評
価方法。
【請求項４４】搬送手段に被測定試料を設置したまま空
洞共振器内部で測定可能であり、測定中に被測定試料の
外部磁場に対する角度を搬送手段により任意に変化する
ことが可能な構造であることを特徴とする請求項２６記
載のプロセス評価方法。
【請求項４５】被測定試料に静磁場以外に微小な振動磁
場を上調して印加することが可能な構造であることを特
徴とする請求項２５乃至４４記載のプロセス評価方法。
【請求項４６】測定手段と他の幾つかの真空室を接続す
る手段が、ゲートバルブを介しておこなうことが可能な
請求項２５乃至４５記載のプロセス評価方法。
【請求項４７】測定手段および他の幾つかの真空室にお
いて、これら真空室は超高真空にまで排気可能な排気設
備を有することが可能な請求項２５乃至４６記載のプロ
セス評価方法。
【請求項４８】測定手段の空洞共振器を含む真空室は、
非磁性材料あるいは磁場に対し影響の少ない材料により
構成されていることを特徴とする請求項２５乃至４７記
載のプロセス評価方法。