JPH0665190B2 - Negative ion sensitive probe - Google Patents

Negative ion sensitive probe

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JPH0665190B2
JPH0665190B2 JP62082046A JP8204687A JPH0665190B2 JP H0665190 B2 JPH0665190 B2 JP H0665190B2 JP 62082046 A JP62082046 A JP 62082046A JP 8204687 A JP8204687 A JP 8204687A JP H0665190 B2 JPH0665190 B2 JP H0665190B2
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collector
current
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negative ion
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宏 雨宮
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はプラズマ中の負イオンを選択的に検出しその温
度、密度、エネルギー分布を測定することを可能とする
負イオン敏感プローブに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative ion sensitive probe capable of selectively detecting negative ions in plasma and measuring the temperature, density and energy distribution thereof.

(従来の技術) 近年プラズマ化学の発展と共にプラズマを用いた固体表
面のエッチング、洗浄、成膜、等表面改質が盛んとなっ
てきた。これらプラズマプロセスの効率良い制御のため
にはプラズマの状態、パラメータを監視することが必要
不可欠である。プラズマプロセスに用いられるプラズマ
ガスは水素、酸素、ハイドロカーボン、ハロゲン等のガ
ス及びこれらを不活性ガスで希釈したガスである。これ
らガスのプラズマは従来のプラズマとは異なり負イオン
を多く含んでいる。
(Prior Art) With the development of plasma chemistry in recent years, surface modification such as etching, cleaning, and film formation of a solid surface using plasma has become popular. In order to control these plasma processes efficiently, it is essential to monitor the state and parameters of plasma. The plasma gas used in the plasma process is a gas such as hydrogen, oxygen, hydrocarbon, or halogen, or a gas obtained by diluting these with an inert gas. Unlike the conventional plasma, the plasma of these gases contains many negative ions.

(発明が解決しようとする問題点) 従って、これを従来のラングミュアプローブ(単探極)
法又はダブルプローブ(複探極)法で解析し電子密度、
電子温度、正イオン密度を求めることは大きい誤差をも
たらす。従って、プラズマ中の負イオンの密度、温度、
エネルギー分布を独立して求めることが必要であるが、
このための適当なプローブが従来存在しなかったという
問題があった。
(Problems to be solved by the invention) Therefore, the conventional Langmuir probe (single probe)
Or double probe (double probe) method
Obtaining the electron temperature and the positive ion density causes a large error. Therefore, the density of negative ions in the plasma, the temperature,
It is necessary to obtain the energy distribution independently,
There has been a problem that a suitable probe for this purpose has not existed in the past.

(問題点を解決するための手段) 上述した問題点はオリフィスを有するプローブ電極、こ
の電極のオリフィスから入射した荷電粒子を捕集するコ
レクタ、および前記オリフィスを通過した負の荷電粒子
のうち電子は偏向により前記コレクタに到達させず負イ
オンのみを選択的に前記コレクタに到達させる磁場を発
生する磁石により構成される負イオン敏感プローブによ
り解決される。
(Means for Solving the Problems) The above-mentioned problems are caused by a probe electrode having an orifice, a collector for collecting charged particles incident from the orifice of the electrode, and electrons of negative charged particles passing through the orifice. This is solved by a negative ion sensitive probe that is configured by a magnet that generates a magnetic field that selectively causes only negative ions to reach the collector without deflecting them to the collector.

この発明において、プローブ電極がコバールまたはパー
マロイ等の高透磁性材料から形成されていると、電子偏
向用磁石からの磁束が外部のプラズマ中に漏れず好まし
い。
In the present invention, it is preferable that the probe electrode is made of a highly magnetically permeable material such as Kovar or Permalloy so that the magnetic flux from the electron deflection magnet does not leak into the external plasma.

また、オリフィスの形状は円、スリット、網の目状いず
れの形状であってもよい。
The shape of the orifice may be any of a circle, a slit, and a mesh shape.

さらに、オリフィスの面積は、磁束の漏れを防止し、か
つ負イオンの選択性を向上するように小さくされること
が好ましい。
Further, the area of the orifice is preferably small so as to prevent leakage of magnetic flux and improve the selectivity of negative ions.

(作 用) プラズマに接触する電極のオリフィスを通して入射した
負の荷電粒子のうち電子はイオンと比較すると質量が極
めて軽いので、磁場によってより大きな偏向を受ける。
従って、所定の磁場強度において、電子はコレクタに到
達せず、負イオンのみがコレクタに到達する。
(Operation) Of the negatively charged particles that have entered through the orifice of the electrode in contact with the plasma, the electron has a very small mass compared to the ion, and is therefore greatly deflected by the magnetic field.
Therefore, at a given magnetic field strength, electrons do not reach the collector, only negative ions reach the collector.

(実施例) 以下、本発明を添付図面を用いて詳細に説明する。第1
図は本発明の負イオン敏感プローブの一実施例の概略断
面図である。プラズマに接触するプローブ電極Pには円
形のオリフィス(穴)Oが設けられている。このプロー
ブ電極Pはコバールまたはパーマロイから形成される。
このプローブ電極Pの背後にはコレクタCが設けられて
いる。プローブ電極PとコレクタCとの間には微小な円
板状ないし平板状磁石M1、M2が互いに極性が逆となるよ
う対向して配置されている。これら構成要素はガラス、
セラミック等の絶縁管Iにより被覆されている。プロー
ブ電極Pがコバールまたはパーマロイにより形成されて
いると、磁石M1、M2による磁場がプローブの外へは漏洩
せずプラズマを乱すことがなくなる。図示される様に高
透磁性のプローブ電極Pが磁性M1、M2を包囲する様に延
びているとプラズマ中への磁束漏れが更に防止され好ま
しい。オリフィスOの開口径はそれを通しての磁束の漏
洩が無視できる程度に小さく選ばれる(典型的な例とし
てオリフィスOの直径は1mm、プローブ電極Pの直径は1
cm程度とする)。第2図は本発明の負イオン敏感プロー
ブを用いたプローブ電流iP及び負イオン電流i-の測定回
路図を示す。プローブ電極Pにはプローブ電圧用直流電
源VPにより電圧が印加されている。この電源VPには電流
検出用オペアンプOPが接続されている。このオペアンプ
OPの出力と一方の入力との間には電流検出用抵抗Rが接
続されている。コレクタCにはコレクタ電圧用直流電源
VCにより電圧が印加されている。この電源VCと直列にコ
レクタ電流検出用微小電流計μAが接続されている。磁
石M1、M2によって作られる磁界の偏向作用により、オリ
フィスOを通過した負イオンと電子のうち、負イオンの
みがコレクタCに捕集され、電流計μAによりコレクタ
電圧Vcの関数として測定される。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the negative ion sensitive probe of the present invention. A circular orifice (hole) O is provided in the probe electrode P that contacts plasma. The probe electrode P is made of Kovar or Permalloy.
A collector C is provided behind the probe electrode P. Micro disk-shaped or plate-shaped magnets M 1 and M 2 are arranged between the probe electrode P and the collector C so as to face each other so that their polarities are opposite to each other. These components are glass,
It is covered with an insulating tube I of ceramic or the like. When the probe electrode P is made of Kovar or Permalloy, the magnetic field generated by the magnets M 1 and M 2 does not leak out of the probe and disturbs the plasma. As shown in the figure, it is preferable that the highly permeable probe electrode P extends so as to surround the magnetism M 1 and M 2 because the magnetic flux leakage into the plasma is further prevented. The opening diameter of the orifice O is selected so that leakage of magnetic flux therethrough can be ignored (typically, the diameter of the orifice O is 1 mm and the diameter of the probe electrode P is 1).
cm and about). FIG. 2 shows a circuit diagram for measuring the probe current i P and the negative ion current i using the negative ion sensitive probe of the present invention. A voltage is applied to the probe electrode P by a probe voltage DC power supply V P. A current detection operational amplifier OP is connected to the power supply V P. This op amp
A current detection resistor R is connected between the output of OP and one input. DC power supply for collector voltage for collector C
Voltage is applied by V C. A micro ammeter μA for detecting collector current is connected in series with the power source V C. Due to the deflection action of the magnetic field created by the magnets M 1 and M 2 , only the negative ions out of the negative ions and electrons that have passed through the orifice O are collected in the collector C and measured by the ammeter μA as a function of the collector voltage Vc. It

第3図はプローブPに流れる電流iPを模式的に表わした
ものである。図中、VSはプラズマの空間電位であり、VP
をこれに対して変化させることにより非線形曲線iP−VP
が得られる。VP<<VSでは主としてプローブ電流は正イ
オン電流i+、VP>VSでは電子電流ieと負イオン電流i-
からなる。VP<VSの領域ではプローブ電流は主として電
子反発電流からなる。プラズマ中荷電粒子の速度分布が
マクスウエル分布からなるとき、iPはこれら電流の総和
からなり各成分は次式で表せる。
FIG. 3 schematically shows the current i P flowing through the probe P. In the figure, V S is the space potential of the plasma, and V P
To the nonlinear curve i P −V P
Is obtained. When V P << V S , the probe current mainly consists of positive ion current i + , and when V P > V S , electron current ie and negative ion current i . In the region of V P <V S , the probe current mainly consists of electron repulsion current. When the velocity distribution of charged particles in plasma is Maxwell distribution, i P is the sum of these currents and each component can be expressed by the following equation.

1) VP<<VS iP=i+0=n+eSexp(−1/2)×(kTe/M+
1/2 (1) 2) VP<VSiP=(ie+i-)−i+0 (2) ここで ie=neeS(kTe/2πm)1/2×exp{−e(VS−VP
/kTe} (3) i-=n-eS(kT-/2πM-1/2×exp{−e(VS−VP
/kT-} (4) i+0は(1)で与えられる。
1) V P << V S i P = i +0 = n + eSexp (-1/2) × (kTe / M + )
1/2 (1) 2) V P <V S i P = (ie + i - ) - i +0 (2) where ie = neeS (kTe / 2πm) 1/2 × exp {-e (V S -V P )
/ KTe} (3) i - = n - eS (kT - / 2πM -) 1/2 × exp {-e (V S -V P)
/ KT -} (4) i +0 is given by (1).

3) VP>VSiP=(ie+i-)−i+ (5) ここで ie0=neeS(kTe/2πm)1/2 (6) i-o=n-eS(kT-/2πM-1/2 (7) i+ =n+eS(kT+/2πM+1/2×exp{e(VS−VP
/kT+} (8) また、e,mは電子の電荷と質量、kはボルツマン定数、M
+,M-は正イオン、負イオンの質量、T+,T-は電子、正イ
オン、負イオンの温度、Sはプローブの表面積である。
3) V P> V S i P = (ie + i -) -i + (5) where ie 0 = neeS (kTe / 2πm ) 1/2 (6) i - o = n - eS (kT - / 2πM - ) 1/2 (7) i + = n + eS (kT + / 2πM + ) 1/2 × exp {e (V S −V P )
/ KT + } (8) In addition, e and m are the charge and mass of the electron, k is the Boltzmann constant, M
+ And M are masses of positive ions and negative ions, T + and T are temperatures of electrons, positive ions and negative ions, and S is surface area of the probe.

第6図においては、プローブ電流iPが電子電流ie、負イ
オン電流i-、正イオン電流i+の各成分に分けられて同様
に示されている。
In FIG. 6, the probe current i P is similarly divided into electron current ie, negative ion current i , and positive ion current i + .

オリフィスを通過する電流は上式で与えられる電流に対
しオリフィス表面積/プローブ表面積の比とオリフィス
の立体角sin2(θ/2)を乗じたものとなる。この電流
の内電子電流成分を永久磁石の作る磁界により偏向させ
コレクタには到達しなようにするための最小磁場は次の
ようにして決定できる。
The current passing through the orifice is obtained by multiplying the current given by the above formula by the orifice surface area / probe surface area ratio and the solid angle of the orifice sin 2 (θ / 2). The minimum magnetic field for deflecting the electron current component of this current by the magnetic field created by the permanent magnet and preventing it from reaching the collector can be determined as follows.

第4図はプローブを第1図の上方向からみた平面拡大模
式図である。ここでθはオリフィスの張る開口角度であ
る。オリフィスでかすめる方向Aからやってきた電子が
磁界により曲げられコレクタCに到達しない条件を考え
よう。入射する電子のx,y方向の速度成分をu,v、プロー
ブとコレクタ間の電界をEとすると運動方程式は md2x/dt2=eE+eBdy/dt (9) md2y/dt2=−eBdx/dt (10) これらの式をx=0でdx/dt|0=u,dy/dt|0=vのもと
で解き、この電子がコレクタCに到達しない条件(x=
dにおいて(dx/dt)≦0)となる条件を求めると次
のようになる。
FIG. 4 is an enlarged schematic plan view of the probe as seen from above in FIG. Here, θ is the opening angle of the orifice. Let us consider a condition in which electrons coming from the direction A grazing with the orifice are bent by the magnetic field and do not reach the collector C. When the velocity components of the incident electrons in the x and y directions are u and v, and the electric field between the probe and collector is E, the equation of motion is md 2 x / dt 2 = eE + eBdy / dt (9) md 2 y / dt 2 =- eBdx / dt (10) These equations are solved at x = 0 under the condition of dx / dt | 0 = u, dy / dt | 0 = v, and the condition that this electron does not reach the collector C (x =
The condition for (dx / dt) 2 ≦ 0 in d is as follows.

v≧(2e(VP−VS)/m+u2)/(2ωd)−ωd/2
(11) 上式で決まる初速度u,vの電子の内コレクタに到達しな
い条件は第5図曲線Iより上の領域で与えられる。一方
負イオンに対しては逆にコレクタに到達しうる条件は第
(11)式と逆の不等号となる。但し、負イオンに対して
は電子質量mを負イオン質量M-,ωをωi(負イオンサ
イクロトロン角周波数)で置き換えることが必要であ
る。この領域は第5図曲線IIより下の領域で与えられ
る。従って、電子は偏向されコレクタに達しないが、負
イオンはあまり偏向を受けずコレクタに到達できる領域
はIより上、かつ、IIより下の領域で与えられるオリフ
ィスの開口角度が2θであるからv<ucosθ、v>−uc
osθなる条件がこれに加わる。最終的にコレクタに到達
できる領域はIIIの斜線領域で与えられる。即ち、第5
図における磁場の強さB、プローブ−コレクタ間距離d
を領域IIIを満たすよう負イオン敏感プローブを設計す
ることにより負イオンのみを選択的に検出できることが
分かる。
v ≧ (2e (V P −V S ) / m + u 2 ) / (2ωd) −ωd / 2
(11) The condition that the electrons of the initial velocities u and v determined by the above equation do not reach the collector is given in the region above curve I in FIG. On the other hand, for negative ions, the condition that can reach the collector is the inequality sign opposite to that in Eq. (11). However, for negative ions, it is necessary to replace the electron mass m with the negative ion mass M and ω with ωi (negative ion cyclotron angular frequency). This area is given below the curve II in FIG. Therefore, the electrons are deflected and do not reach the collector, but the negative ions are not significantly deflected and can reach the collector. Since the opening angle of the orifice given by the region above I and below II is 2θ, v <Ucos θ, v> -uc
The condition osθ is added to this. The area that can finally reach the collector is given by the shaded area of III. That is, the fifth
Magnetic field strength B in the figure, probe-collector distance d
It can be seen that only negative ions can be selectively detected by designing a negative ion sensitive probe so as to satisfy the region III.

次に本発明負イオン敏感プローブを用いる第2図に示さ
れる測定回路により負イオン密度n-を求める方法を説明
する。第2図の回路図でVpを空間電位Vsに対し正負に振
らせることによりip−Vp特性が得られる(通常のプロー
ブ動作)。次に、VpをVSよりもkT+/eの数倍高電位に
設定して置き、プローブに向かって電子、負イオンが互
いに熱速度で到達する条件にした上でVCを掃引すること
によってコレクタ電流−電圧(iC−VC)特性を測定す
る。このとき電子は殆どコレクタには到達しないことは
前述の通りである。又、正イオンはVpがVsに対し数kT+
高いのでプローブ及びオリフィスには殆ど到達しない。
第6図はこのようにして測定されたiC−VC特性を示す。
図でVC>VCでのi-の飽和値icoは ico=n-eSosin2(θ/2)×(kT-/2πM- (1
2) で与えられる。又VC<VSでの特性は ic=icoexp{−e(VS−VP)×(kT-} (13) で与えられる。第6図で実線は上記(12)、(13)式に
よる理想的な特徴を表す。実際に得られる測定値結果は
点線に示されるように少し角が落ちた状態となる。従っ
て、VC<VSにおいてlogic−VCをプロットするとlogicの
勾配よりkT-が決定でき、(12)式にこの値を代入する
ことによりn-が決定できることになる。更に、ne,Te,n+
も以下のようにして求めることができる。即ち、iP−VP
特性を同様に片対数プロットすると勾配よりTeが決定出
来る。またlogiP−VPの飽和電流値iPOが分かると、
(5)−(8)式にT-,n-,Teを代入することによりneが
得られる。VP<VSでのi+の寄与は非常に小さいので無視
できる。上記Teの値をVP<<VSでの正イオン電流値、
(1)式、に代入するとn+が決定できる。
Next, a method for obtaining the negative ion density n by the measuring circuit shown in FIG. 2 using the negative ion sensitive probe of the present invention will be described. In the circuit diagram of FIG. 2, an ip-Vp characteristic can be obtained by swinging Vp positively or negatively with respect to the space potential Vs (normal probe operation). Then placed by setting the Vp several fold higher potential of kT + / e than V S, sweeping electrons, V C on it reaches conditions in the negative ion thermal velocity each other toward the probe Measure the collector current-voltage (i C −V C ) characteristics with. As described above, at this time, almost no electrons reach the collector. For positive ions, Vp is several kT + with respect to Vs.
The probe and orifice are barely reached because they are expensive.
FIG. 6 shows the i C -V C characteristics thus measured.
In the figure, the saturation value ico of i − when V C > V C is ico = n eSosin 2 (θ / 2) × (kT / 2πM ) 1 ] 2 (1
2) given in. The characteristic when V C <V S is given by ic = icoexp {−e (V S −V P ) × (kT } (13). The solid lines in FIG. 6 are the above formulas (12) and (13). The ideal measurement result is that the measurement result obtained is a little angled as shown by the dotted line. Therefore, plotting logic-V C at V C <V S shows that kT - it can be determined, n by substituting this value into equation (12) -. so that can determine further, ne, Te, n +
Can also be obtained as follows. That is, i P −V P
Similarly, if the characteristic is semi-logarithmic plotted, Te can be determined from the gradient. If the saturation current value i PO of logi P −V P is known,
By substituting T , n , and Te into the equations (5) to (8), ne is obtained. The contribution of i + at V P <V S is so small that it can be ignored. The above Te value is the positive ion current value at V P << V S ,
Substituting into equation (1), we can determine n + .

つぎに、微小交流法を適用して負イオンのエネルギー分
布を測定する回路を第7図に示す。正弦波発振器F1、F2
から周波数f1,f2の信号を搬送波除去変調器MODに送り周
波数f1+f2,f1−f2の信号をコイルT2に印加しコレクタ
電圧Vcに重畳する。コレクタ電流icの交流成分のうちビ
ート成分2f2を狭帯域選択増幅器Sで増幅しロックイン
アンプLの入力IN1に導入する。正弦波発振器F1、F2か
らの信号はミキサMXに送られここで周波数2f2の信号を
作りロックインアンプLの入力IN2に導入することによ
りicの二次微分に対応する信号ic″を得る。これにより
電子の場合に対するドリベスタイン法(M.J.Druyvestey
n:Z.f.Physik 64(1930)787)に基づいて同様に負イオ
ンに対してもそのエネルギー分布が得られることにな
る。上記微小交流法を適用して電子および負イオンのエ
ネルギー分布を測定する方法の回路構成は既に発表済み
のもの(H.Amemiya :J.Phys.Soc.Japan 55(1986)16
9)である。
Next, FIG. 7 shows a circuit for measuring the energy distribution of negative ions by applying the micro AC method. Sine wave oscillator F1, F2
Then, the signals of the frequencies f 1 and f 2 are sent to the carrier removal modulator MOD, and the signals of the frequencies f 1 + f 2 and f 1 −f 2 are applied to the coil T2 and superposed on the collector voltage Vc. Of the AC component of the collector current ic, the beat component 2f 2 is amplified by the narrow band selection amplifier S and introduced into the input IN1 of the lock-in amplifier L. The signals from the sine wave oscillators F1 and F2 are sent to the mixer MX, where a signal of frequency 2f 2 is created and introduced into the input IN2 of the lock-in amplifier L to obtain a signal ic ″ corresponding to the second derivative of ic. This allows the Drivestein method (MJDruyvestey) for the electron case.
Based on n: ZfPhysik 64 (1930) 787), the energy distribution can be obtained for negative ions as well. The circuit configuration of the method for measuring the energy distribution of electrons and negative ions by applying the above-mentioned minute AC method has already been announced (H.Amemiya: J.Phys.Soc.Japan 55 (1986) 16
9).

微小交流法により二次微分を測定するもう一つの利点は
コレクタへのケーブルのもつ浮遊容量C1、電源Vcからの
浮遊容量C2による漏洩電流の影響を除去出来ることであ
る。即ち、電流Vcの掃引が速いとこれらC1、C2による変
位電流がicに対して無視出来なくなり測定の品質を損な
うことになる。この様な場合、上記微小交流法を適用す
るとその出力信号ic″は電流−電圧の非線形性に基づく
ものであるからVcの一次に比例する変位電流の影響は受
けない。そして、icはデジタル的に二回積分を行うこと
により得られる。第8図に第7図に示される測定回路に
より得られたコレクタ電流icとその2次微分量ic″の典
型的な曲線を示す。
Another advantage of measuring the second derivative by the micro AC method is that the influence of the leakage current due to the stray capacitance C 1 of the cable to the collector and the stray capacitance C 2 from the power supply Vc can be eliminated. That is, if the sweep of the current Vc is fast, the displacement currents due to C 1 and C 2 cannot be ignored with respect to ic, and the quality of measurement is impaired. In such a case, when the above-mentioned minute AC method is applied, its output signal ic ″ is based on the non-linearity of the current-voltage, so that it is not affected by the displacement current proportional to the primary degree of Vc. 8 is a typical curve of the collector current ic and its second derivative ic ″ obtained by the measuring circuit shown in FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明負イオン敏感プローブの構造を示す断面
図、 第2図は本発明負イオン敏感プローブ法によるプローブ
電流iP及び負イオン電流i-の測定回路図、 第3図はラングミュアプローブ特性iP−VPとその電子電
流成分ie、負イオン電流成分i-、正イオン電流成分i+
模式的に示す図、 第4図は本発明負イオン敏感プローブの動作を説明する
ための模式的断面図と荷電粒子の軌道を示す図、 第5図は電子のコレクタへ到達できない初速度領域(曲
線Iより上の領域)、負イオンがコレクタへ到達しうる
初速度領域(曲線IIより下の領域)、およびオリフィス
の開口角(2θ)を考慮に入れ、電子は除去されるが負
イオンは補集される領域IIIを示す図、 第6図は負イオン敏感プローブのコレクタ電流(負イオ
ン電流)−電圧特性を示す図である。 第7図は本発明負イオン敏感プローブに交流重畳法によ
る微分回路を付加し負イオンのエネルギー分布、密度を
測定する方法を実施する回路を示す回路図、及び 第8図はコレクタ電流icとその二次微分ic″対コレクタ
電圧Vcの関係を示す図。 P:プローブ電極、I:絶縁部、C:コレクタ、 M1,M2:永久磁石、O:オリフィス、 VP:プローブ電圧用直流電源、 OP:電流検出オプアンプ、R:抵抗 Vc:コレクタ、 μA:コレクタ電流検出用微小電流計 2θ:オリフィス開口角、 d:プローブ−コレクタ間距離。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the negative ion sensitive probe of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram for measuring the probe current i P and the negative ion current i by the negative ion sensitive probe method of the present invention, and FIG. 3 is a Langmuir probe. FIG. 4 is a diagram schematically showing the characteristic i P −V P and its electron current component ie, negative ion current component i , and positive ion current component i +, and FIG. 4 is for explaining the operation of the negative ion sensitive probe of the present invention. A schematic cross-sectional view and a diagram showing the trajectories of charged particles. Fig. 5 shows the initial velocity region where electrons cannot reach the collector (region above curve I) and the initial velocity region where negative ions can reach the collector (from curve II). Fig. 6 shows a region III where electrons are removed but negative ions are collected, taking into account the opening angle of the orifice (2θ) and the opening angle (2θ) of the orifice. (Ion current) -voltage characteristics is there. FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit for implementing a method of measuring the energy distribution and density of negative ions by adding a differential circuit by the AC superposition method to the negative ion sensitive probe of the present invention, and FIG. 8 is a collector current ic and its Diagram showing the relation between the second derivative ic ″ and collector voltage Vc. P: Probe electrode, I: Insulation part, C: Collector, M1, M2: Permanent magnet, O: Orifice, V P : DC power supply for probe voltage, OP : Current detection op amp, R: resistance Vc: collector, μA: collector current detection micro ammeter 2θ: orifice opening angle, d: probe-collector distance.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】オリフィスを有する電極、 この電極のオリフィスから入射した荷電粒子を捕集する
コレクタ、および 前記オリフィスを通過した負の荷電粒子のうち電子は偏
向により前記コレクタに到達させず負イオンのみを選択
的に前記コレクタに到達させる磁場を発生する磁石から
構成される負イオン敏感プローブ。
1. An electrode having an orifice, a collector for collecting charged particles incident from the orifice of the electrode, and electrons of the negative charged particles passing through the orifice not to reach the collector due to deflection, and only negative ions A negative ion sensitive probe composed of a magnet that generates a magnetic field that selectively reaches the collector.
【請求項2】前記プローブ電極が高透磁性材料から形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載のプローブ。
2. The probe according to claim 1, wherein the probe electrode is made of a highly magnetically permeable material.
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