JPS58100740A - プラズマ分布モニタ - Google Patents

プラズマ分布モニタ

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JPS58100740A
JPS58100740A JP56198401A JP19840181A JPS58100740A JP S58100740 A JPS58100740 A JP S58100740A JP 56198401 A JP56198401 A JP 56198401A JP 19840181 A JP19840181 A JP 19840181A JP S58100740 A JPS58100740 A JP S58100740A
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plasma
laser
vacuum container
light
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    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0012—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • G—PHYSICS
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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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】 本発明は、プラズマ利用装置内の原子、イオン等の化学
種の三次元的濃度分布を測定するためのプラズマ分布モ
ニタに関するものである。
従来のプラズマ分布モニタは、プラズマ自身の発光を利
用するものが多かった。
また、従来のプラズマ発光の分布を三方面から捉える方
式のものは、プラズマの三次元的分布の均一性の評価は
できるが、分布の山が１〜２４１程度の単純な場合しか
正しく求めるということができない欠点を有していた。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、プラズ
マ利用装置内のプラズマの三次元分布を、その分布形態
が複雑なものでも正確に測定できるプラズマ分布モニタ
を提供するにある。
本発明の特徴は、プラズマ利用装置の真空容器における
外側の定位置に、真空容器の軸方向と、真空容器の中心
と前記定位置を結ぶ直線と直交する方向とに移動自在に
レーザ光スキャン装置を設置し、真空容器の外側の位置
でかつ真空容器内を通過するレーザ光ビームと略直角力
位置に、真空容器の軸方向と、真空容器内を通過するレ
ーザ光ビームに沿う方向とに移動自在に光導入装置を設
け、該光導入装置を光検出装置に接続したところにあり
、この構成によシ前記目的を確実に達成することができ
たものである。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示し、第２図はそのフロー
チャートを示す。
その第１図に示される実施例のものは、プラズマ利用装
置１、レーザ光発生装置である波長可変レーザ１１、レ
ーザ光スキャン装置１３、光導入装置２１、光トラップ
２９、トリガ用検出器３０、光検出装置３１、マイクロ
コンピュータ３５および表示装置３６とを備えて構成さ
れている。
前記プラズマ利用装置ｌは、真空容器２、グツズ臂発生
用の電極６と電源７、真空ポンプ８、ガス噴射用のガス
容器９と調整弁１０とを有している。
前記真空容器２には、レーザ光スキャン用の窓３、ケイ
光導入用の窓４、レーザ光通過用の窓５がそれぞれ形成
され、レーザ光スキャン用の窓３とレーザ光通過用の窓
５は真空容器２の直径方向の両端部に当たる位置に形成
され、ケイ光導入用の窓４は前記レーザ光スキャン用の
窓３とレーザ光通過用の窓５を結ぶ直線と略直角な位置
、すカわち真空容器２の内部を通過するレーザ光ビーム
間と略直角た位置に形成されている。
前記波長可変レーザ１１は、真空容器２内で発生するグ
ッズマ中の特定化学種の励起波長に発振波長を合わせて
レーザ光３７を発射しうるように構成されている。この
波長可変レーザ１１から発射されたレーザ光３７は、レ
ーザ光スプリッタ１２によシレーザ光スキャン装置１３
の光ファイバ加と、トリガ用検出器３０とに分光される
ようになっている。
前記レーザ光スキャン装置１３は、レーザ光スキャン用
の窓３に対応する位置に設置されている。
また、レーザ光スキャン装置１３は固定台１４、移動台
１５、第１．第２のモータ１６　、１７、スクリューロ
ッド１８、光フアイバ取付台１９、光ファイバ加とを有
している。前記移動台１５は、固定台１４上に載置され
、第１のモータ１６によシ真空容器２の軸方向に移動操
作されるよう罠なっている。前記スクリューシャフト１
８は、移動台１５上に設置されかつ第２のモータ１７に
連結されている。前記光フアイバ取付台１９は、前記ス
クリューシャフト１８に装着されている。前記光ファイ
バ加は、光フアイバ取付台１９上に設置され、一端部は
レーザ光スプリッタ１２によ多分光されたレーザ光３１
の光路上に配置され、他端部は真空容器２に形成された
レーザ光スキャン用の窓３に臨んでいる。そして、光フ
ァイバ加の他端部は第１のモータ１６と移動台１５の作
動によシ真空容器２の軸方向に移動操作され、また第２
のモータ１７とスクリューシャフト１８と元ファイバ取
付台１９の作動によシ真空容器２の中心部と定位置であ
る前記窓３の中心部とを結ぶ直線と直交する方向に移動
操作され、前記二方向の移動操作によりレーザ光３７を
、前記窓３を通じてモニタ対象内にくまなくスキャンし
うるように構成されている。また、前記第１．第２のモ
ータ１６　、１７は前記マイクロコンピュータ３５に接
続されている。
前記光導入装置２１は、真空容器２に形成されたケイ光
導入用の窓４に対応する位置に設置されて。
いる。この光導入装置２１は、固定台２２、移動台ｎ１
第１１第２のモータ２４　、２５、スクリューシャフト
２６、光ファイバｎとを備えている。前記移動台ｎは、
固定台ｎ上に載置されかつ第１のモータスによシ真空容
器２の軸方向に移動操作されるようになっている。前記
スクリューシャフト２６は、移動台お上に取シ付けられ
、第２のモータスに連結されている。前記光フアイバ取
付台２７は、前記スクリューシャフト２６に装着されて
いる。前記光ファイバ四は、光フアイバ取付台ｎ上に設
置されておシ、光フアイバ部の一端部は前記ケイ光導入
用の窓４に臨み、他端部は光検出装置３１０分光器３２
に接続されている。また、光フアイバ部の一端部は第１
のモータ賞と移動金回の作動によシ真空容器２の軸方向
に移動操作され、第２のモータ怒とスクリューシャフト
２６と光フアイバ取付台ｎの作動によシ真空容器２内を
通過するレーザ光ビーム間に沿う方向に移動操作され、
真空容器２の軸方向に移動操作後、レーザ光ビー４父の
方向に間欠的に移動させることによって、レーザ光ビー
ム間をその長さ方向に区画し、区画間ごとにケイ光３９
を導入しうるように構成されている。また、前記第１　
、第２のモータｕ、２５％マイクロコンピュータ３５に
接続されている。
前記光トラツプ器は、真空容器２に形成されたレーザ光
通過用の窓５に対峙させて設置され、真空容器２内を通
過したレーザ光をトラップするようになっている。
前記トリガ用検出器蜀は、レーザ光スプリッタ１２で分
光されたレーザ光３７の光路上に配置され、かつ光検出
装置３１の増幅器具に接続されておシ、前記レーザ光ス
プリッタ１２を通じてレーザ光３７の発射を検出し、そ
の信号を光検出装置３１の増幅器３４に挿入するように
々っている。
前記光検出装置３１は、分光器３２、これに連結された
光検出器３３、これに接続された増幅器具とを備えてい
る。前記分光器３２は、光導入装置２１の光ファイバ銘
によシ導かれたケイ光３９を分光する。
前記光検出器３３は、分光器３２で分光された特定波長
のケイ光のみを検出し、ケイ光の発光量に比例する大き
さの電気信号に変換するとともに、その信号を増幅器Ｕ
に送る。前記増幅器３４は、前述のトリガ用検出器（資
）からの信号によシ作動し、前記光検出器おから送られ
てくるケイ光検出の電気信号を増幅“し、これをマイク
ロコンピュータ３５に送るよう罠なっている。
前記マイクロコンピュータ話は、前記波長可変レーザ１
１と、前記レーザ光スキャン装置１３の第１゜第２の第
１．第２のモータ１６　、１７と、前記光導入装置２１
の第１．第２のモータス、２５と、表示装置３６とに制
御信号を送シ、また前記レーザ光スキャン装置１３の第
１．第２のモータ１６　、１７と、前記光導入装置２１
の第１．第２のモータｕ、２５とにおける回転方向と回
転数とによシ、真空容器２内へのレーザ光３７のスキャ
ン位置と、ケイ光３９の測定位置とを演算して表示装置
３６に送シ、さらに光検出装置３１の増幅器具から送ら
れて〈右ケイ光検出の電気信号に基づき、プラズマ中の
特定化学種の濃度を算出し、これも表示装置３６に送る
ようになっている。
前記表示装置３６は、前記マイクロコンピュータ３５か
ら送シ込まれるレーザ光３７のスキャン位置、ケイ光３
９の測定位置およびプラズマ分布を表示す　　　　する
。
前記実施例のプラズマ分布モニタは、次のように制御さ
れ、作用する。
すなわち、波長可変レーザ１１を、真空容器２内の特定
化学種励起波長に発振波長を合わせてレーザ光を発振し
うるように調整する。
ついで、予めマイクロコンピュータ３５に与えられたプ
ログラムに沿い、最初にレーザ光スキャン装置１３の第
１のモータ１６と光導入装置２１の第１のモータスとが
制御され、レーザ光スキャン装置１３の移動台ｎと光導
入装置２１の移動台２３とが真空容器２の軸方向（２方
向）に移動操作され、レーザ光スキャン装置１３の光フ
ァイバ加と光導入装置２１の光フアイバ路とが真空容器
２の軸方向の同一位置にセットされ、さらにレーザ光ス
キャン装色調の第２のモータ１７が制御され、レーザ光
スキャン装置１３の移動台１５が真空容器２の中心と定
位置とを結ぶ直線と直交する方向（ｙ方向）に移動操作
され、移動台１５を介して光ファイバ加が任意のレーザ
光スキャン位置にセットされ、また光導入装置２１の第
２のモータ怒が制御され、光導入装置２１の移動台ｎが
レーザ光ビーム間の方向（Ｘ方向）の、測定始端方向に
向かって移動操作され、この移動台体を介して光フアイ
バ路が測定開始位置にセットされ、これらの位置情報は
マイクロコンピュータ謁を通じて表示装置３６に送られ
る。
次に、マイクロコンピュータ化からの発射開始信号によ
シ波長可変レーザ１１が制御され、該波長可変レーザ１
１からレーザ光３７が短時間発射される。
このレーザ光３７は、レーザ光スプリッタ１２によシレ
ーザ光スキャン装置１３の方向とトリガ用検出器凹の方
向とに分光され、レーザ光スキャン装置１３の方向に分
光されたレーザ光３７はレーザ光スキャン装置１３の光
ファイバ加に入射し、該光ファイバ加からレーザ光スキ
ャン用の窓３を通じて真空容器２内にスキャンされ、ま
たトリガ用検出器父の方向に分光されたレーザ光３７は
トリガ用検出器（９）Ｋ入射し、該トリガ用検出器（資
）から光検出装置３１の増幅器具に信号が送られ、増幅
器具が作動する。
前記レーザ光スキャン装置１３の光ファイバ加から窓３
を通じて真空容器２内にレーザ光３７′がスキャンされ
ると、そのレーザ光ビーム北向にあるプ２ズマ中の特定
化学種が励起され、これによシティ光３９が発生される
。このケイ光３９は、レーザ光照射路に沿って一直線状
に発生するが、光導入装置２１の光フアイバ路から見て
受光角内にあるケイ光３９のみが光フアイバ路で受光さ
れる。
前記光導入装置２１の光ファイバ四に導かれたケイ光３
９は、光検出装置３１の分光器３２に導入され、該分光
器３２で分光され、特定波長のケイ光のみが光検出器３
３によシ、該ケイ光の発光量に比例する大きさの電気信
号に変換され、その信号はトリガ用検出器（資）からの
信号で作動中の増幅器３４に送られ、該増幅器具で増幅
され、！イクロコンピュータ３５に送られる。
前記マイクロコンピュータ３５では、前述の光検出装置
３１によシティ光３９中の特定波長のみのケイ光が発光
器に比例した大きさの電気信号に変換されかつ増幅され
て送られてくる電気信号に基づき、プラズマ中の特定化
学種の濃度を算出し、濃度表示信号として表示装置圀に
与える。
前記表示装置３６では、前述のレーザ光スキャン位置お
よび測定位置と、プラズマ中の特定化学種の濃度とを表
示する。
測定開始位置での測定後、光導入装置２１の第２のモー
タ怒が制御され、レーザ光ビーム３８に沿って移動台ｎ
を介して光フアイバ列がその受光角に対応して一定ピッ
チ移動操作され、この位置で前述の順序動作が繰シ返し
行われ、レーザ光３９の発光量が検出され、表示される
。
前述のごとく、光導入装置２１の移動金回を介して光フ
ァイバ四をレーザ光ビーム羽に沿って一定ピッチずつ次
々に移動させ、測定することＫよシ、レーザ光ビーム謁
を区画し、区画間のケイ光３９の発光量の変化を検出で
き、その検出結果からブラズｉ中の特定化学種の分布を
正確に測定することができる。
そして、レーザ光スキャン装置１３の第１．第２のモー
タ１６　、１７を制御し、モニタ対象に対するレーザ光
３７のスキャン位置を変え、これに合わせて光導入装置
２１の第１のモータＵを制御し、レーザ２ｏ光スキヤン
装置１３の光ファイバ２０に対する光導入装置２１の光
ファイバ詔の、真空容器２の軸方向の位置合わせを行っ
た後、光導入装置２１の第２のモータ３５を制御し、前
述のごとく光導入装置２１の移動金回を介して光ファイ
バ四を一定ピッチずつ移動させて測定することにより、
プラズマ中の特定化学種の三次元分布を求めることがで
きる。
なお、本発明ではレーザ光スキャン装置１３、光導入装
置２１、光検出装置３１とも、その具体的構造は図示実
施例に限らず、所期の機能を発揮できる構造であればよ
い。
本発明は、以上説明した構成９作用のもので、本発明に
よれば真空容器の軸方向と、真空容器の中心と定位置と
を結ぶ直線と直交する方向との二方向に移動自在のレー
ザ光スキャン装置と、真空容器の軸方向と、真空容器内
を通過するレーザ光ビームに沿う方向との二方向に移動
自在の光導入装置と、これに接続された光検出装置との
協働によシ、プラズマ利用装置内のプラズマの三次元分
布を、その分布状態が複雑なものであっても、正確に測
定できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図はフロ
ーチャートである。 １・・・プラズマ利用装置、２・・・真空容器、１１・
・・波長可変レーザ、１３・・・レーザ光スキャン装置
、２１・・・光導入装置、３１・・・光検出装置、あ・
・・マイクロコンピュータ、あ・・・表示装置、３７・
・・レーザ光、あ・・・レーザ光ビーム、３９・・・ケ
イ光。 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第１図 第２図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. プラズマ利用装置の真空容器における外側の定位置に、
    真空容器の軸方向と、真空容器の中心と前記定位置を結
    ぶ直線と直交する方向とに移動自在にレーザ光スキャン
    装置を設置し、真空容器の外側の位置でかつ真空容器内
    を通過するレーザ光ビームと略直角な位置に、真空容器
    の軸方向と、真空容器内を通過するレーザ光ビームに沿
    う方向とに移動自在に光導入装置を設け、該光導入装置
    を光検出装置に接続したことを特徴とするプラズマ分布
    モニタ。
JP56198401A 1981-12-11 1981-12-11 プラズマ分布モニタ Granted JPS58100740A (ja)

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EP82111261A EP0081785A3 (en) 1981-12-11 1982-12-06 Plasma monitor

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