JPH10104073A - プラズマ測定装置 - Google Patents

プラズマ測定装置

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JPH10104073A
JPH10104073A JP26060096A JP26060096A JPH10104073A JP H10104073 A JPH10104073 A JP H10104073A JP 26060096 A JP26060096 A JP 26060096A JP 26060096 A JP26060096 A JP 26060096A JP H10104073 A JPH10104073 A JP H10104073A
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JP
Japan
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plasma
light
objective lens
chamber
pinhole
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP26060096A
Other languages
English (en)
Inventor
Shintaro Hidaka
晋太郎 日高
Yasuhiro Oku
康宏 奥
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10104073A publication Critical patent/JPH10104073A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成されたプラズマ中の異なった領域を選択
的に発光分光することができるプラズマ測定装置を実現
する。 【解決手段】 チャンバー1内で生成されたプラズマP
の微小領域Raの部分の光は、対物レンズユニット11
によってピンホール15部分に集光される。この時、ピ
ントが合っていない場合、対物レンズユニット11内の
レンズ12の位置を微調整することにより、ピントを合
わせることができる。ピンホール15を通過した光は、
リレー集光レンズ17により光ファイバー19の端部に
集光される。集光された光は光ファイバー19によって
発光分光器に導かれ、発光スペクトルが測定される。こ
こで、プラズマP中の異なった領域Rbの状態を測定し
たい場合、対物レンズユニット11が別のユニットと交
換される。別の対物レンズユニットのレンズは、異なっ
た焦点距離のレンズであり、領域Rbのプラズマの光を
ピンホール15部分に集光する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオンプレーティ
ングなどに用いられるプラズマの状態を測定するための
プラズマ測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、高周波プラズマ装置では、高周
波発信器からの高周波電力をプラズマ室内の電極に供給
し、プラズマ室内で所望のプラズマを生成している。こ
のプラズマは、イオンプレーティングやイオンエッチン
グなどの目的に使用される。
【0003】イオンプレーティングにこのプラズマを用
いた場合、均一な膜の形成にはプラズマの安定度や生成
されたプラズマの状態を監視することが重要となる。こ
のプラズマの監視は、プラズマ室に窓を設け、この窓を
通して内部のプラズマの状態を目視により監視する方法
もあるが、より正確にプラズマの状態を監視するため
に、プラズマの光の発光分光を利用することが行われて
いる。
【0004】図1は従来の発光分光を用いたプラズマの
監視システムを示している。図中1はプラズマチャンバ
ーであり、プラズマチャンバー1内にはプラズマを発生
させるための一対の電極2,3が配置されている。な
お、チャンバー1内には、図示していないが、アルゴン
ガス等のプラズマガス源からのプラズマガスが供給され
ている。
【0005】電極2と3との間には高周波電源4から高
周波が印加され、その結果、チャンバー1内にはプラズ
マPが生成される。チャンバー1の側部にはプラズマ監
視用の窓5が設けられている。窓5にはフランジ6が設
けられているが、フランジ6の一端には光ファイバー7
が取り付けられている。
【0006】光ファイバー7の他端は発光分光器8に接
続されており、この結果、チャンバー1内で生成された
プラズマの光は窓5、フランジ6の中空部、光ファイバ
ー7を介して発光分光器8に供給される。なお、フラン
ジ6内にはプラズマの光を集光するレンズ9が配置され
ている。
【0007】発光分光器8内には、図示していないが、
回折格子と光検出器が設けられており、回折格子で分光
された特定波長の光を光検出器で検出すると共に、回折
格子を回転させ、異なった波長の光が光検出器に入射す
るように構成されている。また、この分光器は、干渉分
光器であっても良い。この結果、発光分光器8では、プ
ラズマの光の発光分光が行われる。
【0008】発光分光器8で得られたプラズマの発光ス
ペクトルは、発光分光器8に接続された陰極線管10に
供給され表示される。この陰極線管10に表示された発
光スペクトルに基づき、チャンバー1内のプラズマの状
態を知ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記したプラズマの監
視システムでは、プラズマの測定領域が光ファイバー7
の取り付け位置によって決まってしまい、図で示したR
の領域のプラズマしか測定することができない。すなわ
ち、チャンバー1内で生成されたプラズマの中心部や周
辺部などを選択的に発光分光してプラズマの状態を測定
することはできない。
【0010】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、生成されたプラズマ中の異なった
領域を選択的に発光分光することができるプラズマ測定
装置を実現するにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
プラズマ測定装置は、プラズマ室内のプラズマを監視す
るための窓を設け、この窓からプラズマの光を分光器に
導くようにしたプラズマ測定装置において、プラズマの
光を導く対物レンズ系を設け、この対物レンズ系の焦点
を変化させ得るように構成したことを特徴としている。
【0012】請求項1の発明では、プラズマの光を導く
対物レンズ系を設け、この対物レンズ系の焦点を変化さ
せて分光器に導くプラズマの光領域を選択する。請求項
2の発明に基づくプラズマ測定装置は、プラズマ室内の
プラズマを監視するための窓を設け、この窓からプラズ
マの光を分光器に導くようにしたプラズマ測定装置にお
いて、プラズマの光を集光する対物レンズ系と、対物レ
ンズ系の後段に設けられ微小な光通過開口を有したピン
ホールと、ピンホールを通過した光を集光して分光器に
導くレンズ系とを備え、対物レンズ系の焦点を変化させ
るように構成したことを特徴としている。
【0013】請求項2の発明では、プラズマの光を導く
対物レンズ系と、対物レンズ系の後段に設けられ微小な
光通過開口を有したピンホールと、ピンホールを通過し
た光を集光して分光器に導くレンズ系とを設け、この対
物レンズ系の焦点を変化させて分光器に導くプラズマの
光領域を選択すると共に、対物レンズ系の焦点距離とピ
ンホール径とによって分光器に導くプラズマの光領域の
大きさを決定する。
【0014】請求項3の発明に基づくプラズマ測定装置
は、プラズマ室を形成するチャンバーと、チャンバーに
設けられた複数のフランジと、フランジの内側に交換可
能に設けられる可撓性のオプティカルディテクタと、フ
ランジの外側に交換可能に設けられる光ファイバーと、
光ファイバーによって導かれる光を分光する分光器より
なることを特徴としている。
【0015】請求項3の発明では、プラズマ室を形成す
るチャンバーに設けられた複数のフランジの内側に交換
可能に設けられる可撓性のオプティカルディテクタと、
フランジの外側に交換可能に設けられる光ファイバーと
によって異なった領域からのプラズマ光を分光器に導
く。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図2は本発明に基づくプラ
ズマ測定装置の要部を示しており、図1の従来装置と同
一ないしは類似の構成要素には同一番号が付されてい
る。チャンバー1の窓5部分には対物レンズユニット1
1が取り付けられるが、この対物レンズユニット11内
には複数のレンズ12が設けられている。この対物レン
ズユニットは交換可能であり、異なった焦点距離のレン
ズが任意に配置される。
【0017】対物レンズユニット11の後段にはプラズ
マ監視室13が設けられている。プラズマ監視室13内
には、ピンホールミラー14が対物レンズユニット11
からの光の光軸上に設けられている。ピンホールミラー
14は中心部にピンホール15を有しており、また、ピ
ンホールミラー14によって反射された光が向かう方向
には、ファインダー16が配置されている。
【0018】プラズマ監視室13内のピンホールミラー
14の後段には、リレー集光レンズ17が設けられてい
る。リレー集光レンズ17は、ピンホールミラー14の
ピンホール15を透過した光をコネクター18に取り付
けられた光ファイバー19の端部に集光する。光ファイ
バー19の他端は、図示していないが、図1に示した発
光分光器に接続されている。このような構成の動作を次
に説明する。
【0019】チャンバー1内で生成されたプラズマPの
微小領域Raの部分の光は、対物レンズユニット11内
のレンズ12によってピンホールミラー14のピンホー
ル15部分に集光される。この時、ファインダー16を
介してピンホールレンズ14からの光を監視することに
より、プラズマPの微少領域Raの部分の光が正確にピ
ンホール15を通過しているかどうかを確認することが
できる。すなわち、微小領域Raの部分のピントが合っ
ているかどうかを確認することができる。ピントが合っ
ていない場合、対物レンズユニット11内のレンズ12
の位置を微調整することにより、ピントを合わせること
ができる。
【0020】ピンホール15を通過した光は、リレー集
光レンズ17により光ファイバー19の端部に集光され
る。集光された光は光ファイバー19によって発光分光
器に導かれ、発光スペクトルが測定される。
【0021】ここで、プラズマP中の異なった領域Rb
の状態を測定したい場合、対物レンズユニット11が別
のユニットと交換される。別の対物レンズユニットのレ
ンズは、異なった焦点距離のレンズであり、領域Rbの
プラズマの光をピンホール15部分に集光する。
【0022】なお、プラズマ中の測定領域の大きさ(測
定スポット系)は、対物レンズユニット11中の各レン
ズの焦点距離とピンホールの位置,径によって決まる。
また、プラズマ中の異なった領域の状態を測定する場
合、対物レンズユニット11を別のユニットに交換する
方式以外に、対物レンズユニット11中のレンズの位置
を光軸方向に移動させ、任意の領域の光の焦点を連続的
にピンホール15の位置に合わせることができるように
構成しても良い。
【0023】図3は本発明の他の実施の形態を示してい
る。この実施の形態では、プラズマスパッタ装置に本発
明が適用されている。図中20は真空チャンバーであ
り、このチャンバー20内にプラズマが生成される。ま
た、チャンバー20内には3つのターゲット21a,2
1b,21cが配置されており、それぞれのターゲット
はプラズマによってスパッタされ、3つのターゲットの
物質は図示していない基板上に付着し、所望の成膜がな
される。
【0024】チャンバー20側部の3か所にはフランジ
22a,22b,22cが取り付けられている。そのう
ち、フランジ22aにはオプティカルディテクタ23と
光ファイバー24が取り付けられている。オプティカル
ディテクタ23は先端部に集光レンズが設けられてお
り、その自体可撓性を有している。
【0025】例えば、オプティカルディテクタ23は、
可撓性の光ファイバーとこの光ファイバーを覆うように
設けられたベローズより成る。したがって、予めオプテ
ィカルディテクタ23を曲げて、ターゲット21a上の
プラズマの光を集光できるようにフランジ22aに取り
付けることができる。
【0026】オプティカルディテクタ23により集光さ
れたターゲット21a上のプラズマの光は、光ファイバ
ー24によって発光分光器25に導かれる。この結果、
ターゲット21a上のプラズマの状態を測定することが
できる。
【0027】次に、ターゲット21b上のプラズマの状
態を測定する場合には、オプティカルディテクタ23と
光ファイバー24をフランジ22aから取り外し、フラ
ンジ22bに取り付け、ターゲット21b上のプラズマ
の光をオプティカルディテクタ23で集光し、光ファイ
バー24を介して発光分光器25に導くようにする。ま
た、ターゲット21c上のプラズマの状態を測定する場
合には、オプティカルディテクタ23と光ファイバー2
4をフランジ22bから取り外し、フランジ22cに取
り付け、ターゲット21c上のプラズマの光をオプティ
カルディテクタ23で集光し、光ファイバー24を介し
て発光分光器25に導くようにする。
【0028】このように構成することにより、チャンバ
ー20内のプラズマの異なった領域の光を発光分光する
ことが可能となる。なお、測定領域の選択の際には、可
撓性のオプティカルディテクタ23を適宜曲げて微調整
することができる。
【0029】
【発明の効果】請求項1の発明では、プラズマの光を導
く対物レンズ系を設け、この対物レンズ系の焦点を変化
させて分光器に導くプラズマの光領域を選択するように
構成したので、プラズマ中の任意の領域に焦点をあてて
プラズマ光の選択し、周辺の余計な光を吸収することな
く選択領域の光の分光スペクトルを測定することができ
る。
【0030】請求項2の発明では、プラズマの光を導く
対物レンズ系と、対物レンズ系の後段に設けられ微小な
光通過開口を有したピンホールと、ピンホールを通過し
た光を集光して分光器に導くレンズ系とを設け、この対
物レンズ系の焦点を変化させて分光器に導くプラズマの
光領域を選択すると共に、対物レンズ系の焦点距離とピ
ンホール径とによって分光器に導くプラズマの光領域の
大きさを決定するようにしたので、プラズマ中の任意の
領域に焦点をあててプラズマ光の選択し、周辺の余計な
光を吸収することなく選択領域の光の分光スペクトルを
測定することができる。
【0031】請求項3の発明では、プラズマ室を形成す
るチャンバーに設けられた複数のフランジの内側に交換
可能に設けられる可撓性のオプティカルディテクタと、
フランジの外側に交換可能に設けられる光ファイバーと
によって異なった領域からのプラズマ光を分光器に導く
ように構成したので、プラズマ中の任意の領域の光を選
択でき、選択領域の光の分光スペクトルを測定すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプラズマ測定装置を示す図である。
【図2】本発明に基づくプラズマ測定装置の要部を示す
図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 チャンバー 11 対物レンズユニット 12 レンズ 13 プラズマ監視室 14 ピンホールミラー 16 ファインダー 17 集光レンズ 18 コネクター 19 光ファイバー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ室内のプラズマを監視するため
    の窓を設け、この窓からプラズマの光を分光器に導くよ
    うにしたプラズマ測定装置において、プラズマの光を導
    く対物レンズ系を設け、この対物レンズ系の焦点を変化
    させ得るよう構成したプラズマ測定装置。
  2. 【請求項2】 プラズマ室内のプラズマを監視するため
    の窓を設け、この窓からプラズマの光を分光器に導くよ
    うにしたプラズマ測定装置において、プラズマの光を集
    光する対物レンズ系と、対物レンズ系の後段に設けられ
    微小な光通過開口を有したピンホールと、ピンホールを
    通過した光を集光して分光器に導くレンズ系とを備え、
    対物レンズ系の焦点を変化させるように構成したプラズ
    マ測定装置。
  3. 【請求項3】 プラズマ室を形成するチャンバーと、チ
    ャンバーに設けられた複数のフランジと、フランジの内
    側に交換可能に設けられる可撓性のオプティカルディテ
    クタと、フランジの外側に交換可能に設けられる光ファ
    イバーと、光ファイバーによって導かれる光を分光する
    分光器よりなるプラズマ測定装置。
JP26060096A 1996-10-01 1996-10-01 プラズマ測定装置 Withdrawn JPH10104073A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101111961B1 (ko) 2009-12-28 2012-02-14 한국기초과학지원연구원 Ces 플라즈마 진단을 위한 렌즈 시스템
US10107681B2 (en) 2015-09-08 2018-10-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Tube-type lens, optical emission spectroscopy (OES) apparatus including the tube-type lens, plasma monitoring system including the OES apparatus, and method of manufacturing semiconductor device by using the plasma monitoring system
CN110504150A (zh) * 2018-05-16 2019-11-26 延世大学校产学协力团 等离子体工序监控装置及包括其的等离子体处理装置

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