JPS60161549A - プラズマモニタ - Google Patents
プラズマモニタInfo
- Publication number
- JPS60161549A JPS60161549A JP59016150A JP1615084A JPS60161549A JP S60161549 A JPS60161549 A JP S60161549A JP 59016150 A JP59016150 A JP 59016150A JP 1615084 A JP1615084 A JP 1615084A JP S60161549 A JPS60161549 A JP S60161549A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- chemical species
- measured
- laser
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- 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
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、プラズマモニタに係シ、さらに詳しくは、プ
ラズマ利用装置内のプラズマ中の特定化学種をレーザ励
起螢光方式で高感度に、しかも長時間にわた９精度よく
測定できるようにしたプラズマモニタに関するものであ
る。
ラズマ利用装置内のプラズマ中の特定化学種をレーザ励
起螢光方式で高感度に、しかも長時間にわた９精度よく
測定できるようにしたプラズマモニタに関するものであ
る。
半導体等の電子部品に使われる薄膜の膜形成や加工にプ
ラズマを利用するプロセスの利用拡大が図られている。
ラズマを利用するプロセスの利用拡大が図られている。
そして膜形成するウェハの大型化や形成するパターンの
微細化に伴ないプラズマ分布の状況を測定する手段とし
てレーザ励起螢光方式が知られている。このレーザ励起
螢光方式は、例えば、微量の原子、二原子分子等を高感
度に検出する場合に利用されるものであって、原子、二
原子分子等に当てたレーザの波長が、精度よく原子、二
原子分子等を検出し得る波長であるか否かを測定する方
式として知られているものである。
微細化に伴ないプラズマ分布の状況を測定する手段とし
てレーザ励起螢光方式が知られている。このレーザ励起
螢光方式は、例えば、微量の原子、二原子分子等を高感
度に検出する場合に利用されるものであって、原子、二
原子分子等に当てたレーザの波長が、精度よく原子、二
原子分子等を検出し得る波長であるか否かを測定する方
式として知られているものである。
そして、この方式をプラズマ利用装置内プラズマ中に存
在する原子、二原子分子等の化学種に適用するためには
、長時間初度良くこれらを測定する必要があった。
在する原子、二原子分子等の化学種に適用するためには
、長時間初度良くこれらを測定する必要があった。
すなわち、測定対象となるプラズマ中の化学種は、鋭い
吸収スペクトルを有するので、励起用し−ザ光もスペク
トル線中の狭い波長安定性の良いものを用いる必要があ
るが、通常のレーザ光はレーザ励起螢光法によシ長時間
測定を行っていると多少発振波長が変動し測定精度が悪
くなるといった問題点があった。
吸収スペクトルを有するので、励起用し−ザ光もスペク
トル線中の狭い波長安定性の良いものを用いる必要があ
るが、通常のレーザ光はレーザ励起螢光法によシ長時間
測定を行っていると多少発振波長が変動し測定精度が悪
くなるといった問題点があった。
第１図はその説明をするだめの特性図であって、１は測
定対象となる化学種の吸収曲線であり、２゜２′、２“
は励起用レーザ光のスペクトルである。測定開始前の調
整によシ、励起用レーザ光の波長を測定化学種の吸収波
長に合わせる。この時のレーザ光スペクトルは２のよう
になり、測定化学種のレーザ光による励起効率は最大に
なる。しかし、長時間にわたってレーザ光を発振し続け
ると周囲温度の影響等によりレーザ光の波長にずれが生
ずる。その例が２／、 ２＃である。こうなるとレーザ
光による測定化学種の励起効率は低下し、測定化学種の
濃度が変らなくても測定される螢光量は低下するので測
定精度が悪くなるというものである。
定対象となる化学種の吸収曲線であり、２゜２′、２“
は励起用レーザ光のスペクトルである。測定開始前の調
整によシ、励起用レーザ光の波長を測定化学種の吸収波
長に合わせる。この時のレーザ光スペクトルは２のよう
になり、測定化学種のレーザ光による励起効率は最大に
なる。しかし、長時間にわたってレーザ光を発振し続け
ると周囲温度の影響等によりレーザ光の波長にずれが生
ずる。その例が２／、 ２＃である。こうなるとレーザ
光による測定化学種の励起効率は低下し、測定化学種の
濃度が変らなくても測定される螢光量は低下するので測
定精度が悪くなるというものである。
本発明の目的は、前記したレーザ励起螢光方式によるプ
ラズマモニタの問題点を解決し、高感度でしかも長時間
にわたって精度よく測定できるレーザ励起螢光方式のプ
ラズマモニタを提供することにある。
ラズマモニタの問題点を解決し、高感度でしかも長時間
にわたって精度よく測定できるレーザ励起螢光方式のプ
ラズマモニタを提供することにある。
本発明は、励起源となるレーザ光の波長ずれをレーザ光
の一部を干渉効果をもつエタロンを使って出射してきた
光を検出することとエタロンを使用せずに出射してきた
光を検出し、両方の光量の比を強度比（Ｉｏ）として扱
い、この時のレーザ光の波長（λ０）よ多波長の長い方
へ波長を変えていくと強度比は低下して、波長の短い方
へ波長を変えていくと強度比が上昇していく関係がある
ことに着眼し、レーザ発振器から発振されたレーザ光の
波長を検出して、レーザ光の波長が一定になるようにレ
ーザ発振器を制御する制御手段と、測定すべき特定化学
種もしくは特定化学種を所定の割合で含む化学種を入れ
たセルを備え、特定化学種にょるレーザ光の吸収率をめ
、螢光の検出結果を補正するだめの補正手段を設け、レ
ーザ光の波長の経時変化を防止すると共に、測定対象の
化学種によるレーザ光の吸収率を検出し、プラズマ利用
装置からの検出結果を補正するようにしたことを特徴と
する。
の一部を干渉効果をもつエタロンを使って出射してきた
光を検出することとエタロンを使用せずに出射してきた
光を検出し、両方の光量の比を強度比（Ｉｏ）として扱
い、この時のレーザ光の波長（λ０）よ多波長の長い方
へ波長を変えていくと強度比は低下して、波長の短い方
へ波長を変えていくと強度比が上昇していく関係がある
ことに着眼し、レーザ発振器から発振されたレーザ光の
波長を検出して、レーザ光の波長が一定になるようにレ
ーザ発振器を制御する制御手段と、測定すべき特定化学
種もしくは特定化学種を所定の割合で含む化学種を入れ
たセルを備え、特定化学種にょるレーザ光の吸収率をめ
、螢光の検出結果を補正するだめの補正手段を設け、レ
ーザ光の波長の経時変化を防止すると共に、測定対象の
化学種によるレーザ光の吸収率を検出し、プラズマ利用
装置からの検出結果を補正するようにしたことを特徴と
する。
以下、第２図〜第４図に従って本発明の一実施例を詳述
する。第２図は励起源となるレーザ光の波長のずれをレ
ーザ光の一部を干渉させるエタロンの原理説明図であり
、出射してきた光を検出する場合について述べたもので
ある。また、第３図はエタロンを使用せずに出射してき
た光を検出し、両方の光量の比を強度比■。として扱い
、このときのレーザ光の波長λ。よ多波長の長い方へ波
長を変えていくと強度比は低下し、波長の短い方へ波長
を変えていくと強度比が上昇していく関係を説明した図
である。
する。第２図は励起源となるレーザ光の波長のずれをレ
ーザ光の一部を干渉させるエタロンの原理説明図であり
、出射してきた光を検出する場合について述べたもので
ある。また、第３図はエタロンを使用せずに出射してき
た光を検出し、両方の光量の比を強度比■。として扱い
、このときのレーザ光の波長λ。よ多波長の長い方へ波
長を変えていくと強度比は低下し、波長の短い方へ波長
を変えていくと強度比が上昇していく関係を説明した図
である。
第４図は第２図、第３図の原理に基づいて構成したプラ
ズマモニタの全体的構成図である。図中、ｌは測定化学
種の吸収波長に発振波長を合せたレーザ、２はレーザ１
よシ出射したレーザ光、３はレーザ光２を二方向に分割
するためのビームスプリッタ、４は測定対象となるプラ
ズマ利用装置、５、５’、 ５“は光学窓であり、レー
ザ光２の一部は光学窓５よりプラズマ利用装置４内に入
り測定化学種を励起し、光学窓５“よシ出射する。６は
励起された測定化学種が発する螢光である。７は光学窓
５′を経由し、プラズマオリ用装置内よシ発生した螢光
６を集光するための集光系、８は集光した螢光のみを検
出し、その螢光強度に比例した電気信号に変換する螢光
検出装置、１６はビームスプリッタ３で分けられたレー
ザ光２の一部を二方向に分割するためのビームスプリッ
タ、９はビームスプリッタ１６を透過したレーザ光２の
一部をほぼ等分に分割するハーフミラ−１ｌｏはハーフ
ミラ−で反射したレーザ光強度を電気信号に変換する光
電変換器、 １１は測定化学種を入れ、ハーフミラ−を
透過したレーザ光を導入し導出できる光学面を有するセ
ル、１２はセル１１を通過したレーザ光量を電気信号に
変換する光電変換器、 １３は光電変換器１０及び光電
変換器１２からの電気信号よシ吸収率に比例した電気信
号を出力する吸収率演算器、 １４は扱収率気信号を表
示する表示装置である。１７は測定化学種の吸収波長λ
。での透過率が最高透過率の約４割になるように設定さ
れたエタロン板、１９はエタロン板１７を透過したレー
ザ光光量に比例した電気信号に変換する光電変換器、２
０は光電変換器１９の電気信号及び光電変換器１０の電
気信号より強度比を算出する割算器、２１は前もって設
定された値■。と割算器からの強度比との差を出力する
比較器、２２は比較器２１の出力に比例してレーザ１の
発振波長を制御するレーザ光波長変更器である。
ズマモニタの全体的構成図である。図中、ｌは測定化学
種の吸収波長に発振波長を合せたレーザ、２はレーザ１
よシ出射したレーザ光、３はレーザ光２を二方向に分割
するためのビームスプリッタ、４は測定対象となるプラ
ズマ利用装置、５、５’、 ５“は光学窓であり、レー
ザ光２の一部は光学窓５よりプラズマ利用装置４内に入
り測定化学種を励起し、光学窓５“よシ出射する。６は
励起された測定化学種が発する螢光である。７は光学窓
５′を経由し、プラズマオリ用装置内よシ発生した螢光
６を集光するための集光系、８は集光した螢光のみを検
出し、その螢光強度に比例した電気信号に変換する螢光
検出装置、１６はビームスプリッタ３で分けられたレー
ザ光２の一部を二方向に分割するためのビームスプリッ
タ、９はビームスプリッタ１６を透過したレーザ光２の
一部をほぼ等分に分割するハーフミラ−１ｌｏはハーフ
ミラ−で反射したレーザ光強度を電気信号に変換する光
電変換器、 １１は測定化学種を入れ、ハーフミラ−を
透過したレーザ光を導入し導出できる光学面を有するセ
ル、１２はセル１１を通過したレーザ光量を電気信号に
変換する光電変換器、 １３は光電変換器１０及び光電
変換器１２からの電気信号よシ吸収率に比例した電気信
号を出力する吸収率演算器、 １４は扱収率気信号を表
示する表示装置である。１７は測定化学種の吸収波長λ
。での透過率が最高透過率の約４割になるように設定さ
れたエタロン板、１９はエタロン板１７を透過したレー
ザ光光量に比例した電気信号に変換する光電変換器、２
０は光電変換器１９の電気信号及び光電変換器１０の電
気信号より強度比を算出する割算器、２１は前もって設
定された値■。と割算器からの強度比との差を出力する
比較器、２２は比較器２１の出力に比例してレーザ１の
発振波長を制御するレーザ光波長変更器である。
プラズマ利用装置内の測定対象化学種の吸収線巾は０．
００３ｍｍ程度であシ、励起源に使うレーザ光の線巾は
吸収線巾の半分程度まで狭めることができ、それを長時
間維持できるが、その発振波長の安定性は主にレーザ光
学系の温度によって決、９，０．１°Ｃ程度の温度変化
でも問題となる。
００３ｍｍ程度であシ、励起源に使うレーザ光の線巾は
吸収線巾の半分程度まで狭めることができ、それを長時
間維持できるが、その発振波長の安定性は主にレーザ光
学系の温度によって決、９，０．１°Ｃ程度の温度変化
でも問題となる。
本実施例では、前もってエタロン板１７を測定化字種の
吸収波長λ。での透過率が最高透過率の４割程度になる
よう、しかも波長がλ。よりわずかに長い場合には透過
率が下がるように設定する。また前もって波長λ。での
光電変換器１９の出力と光電変換器ｌＯの出力との強度
比■。を比較器２１に記憶させておく。レーザ光波長変
更器２２には、波長λ。付近での強度の変化率を記憶さ
せておき、測定された強度比■と■。の差から波長を補
正する信号をレーザ１に出力することで波長λ。からす
れないように制御する。
吸収波長λ。での透過率が最高透過率の４割程度になる
よう、しかも波長がλ。よりわずかに長い場合には透過
率が下がるように設定する。また前もって波長λ。での
光電変換器１９の出力と光電変換器ｌＯの出力との強度
比■。を比較器２１に記憶させておく。レーザ光波長変
更器２２には、波長λ。付近での強度の変化率を記憶さ
せておき、測定された強度比■と■。の差から波長を補
正する信号をレーザ１に出力することで波長λ。からす
れないように制御する。
これにより発振波長は測定化学種の吸収波長λ。
との差がＯ，ＯＯ１＋＋ｏ＋＋か、それ以下にできるが
、０にはできないので、本実施例では、レーザ光２の一
部をビームスグリツタ３で測定化学種の入っているセル
１１を通し、そのレーザ光がセル中の一定濃度の測定化
学種に吸収される割合を測定する。この吸収される割合
は、モニタ対象内の測定化学種でも同一であり、螢光光
量は吸収光量に比例するので、セル１１での吸収割合で
螢光検出装置８の出力、すなわち、プラズマ中測定化学
種励起用レーザの温度変化等によるレーザ光波長のずれ
は確実に補正され、そのレーザ光波長のずれによる悪影
響は解消される。
、０にはできないので、本実施例では、レーザ光２の一
部をビームスグリツタ３で測定化学種の入っているセル
１１を通し、そのレーザ光がセル中の一定濃度の測定化
学種に吸収される割合を測定する。この吸収される割合
は、モニタ対象内の測定化学種でも同一であり、螢光光
量は吸収光量に比例するので、セル１１での吸収割合で
螢光検出装置８の出力、すなわち、プラズマ中測定化学
種励起用レーザの温度変化等によるレーザ光波長のずれ
は確実に補正され、そのレーザ光波長のずれによる悪影
響は解消される。
上述の実施例からも明らかなように本発明によれば、レ
ーザ内温度変化等で生ずるレーザ発振波長の微妙な変化
が補正できると共に、測定化学種の励起効率の微妙な変
化も補正できるので、長時間にわたって高い測定精度を
維持でき、それにより得られる効果は極めて太きい。
ーザ内温度変化等で生ずるレーザ発振波長の微妙な変化
が補正できると共に、測定化学種の励起効率の微妙な変
化も補正できるので、長時間にわたって高い測定精度を
維持でき、それにより得られる効果は極めて太きい。
第１図は従来技術を説明する図であって、測定化学種の
吸収曲線と励起用レーザ光のスペクトルの関係を示した
説明図、第２図は干渉効果をもつエタロンの干渉状態説
明図、第３図はレーザ光の波長に対する強度比を説明す
る図、第４図は本発明の一実施例を示すプラズマモニタ
の全体的構成図である。 ｌ・・・レーザ、３・・・ビームスプリッタ、４・・・
プラズマ利用装置、５．５’、 ５’・・・光学窓、７
・・・集光系、８・・・螢光検出装置、９・・・ノ・−
７ミラー、１０，１２゜１９・・・光電変換器、１１・
・・セル、１３・・・吸収率演算器、１４・・・螢光発
生率演算器、１５・・・表示装置、１７・・・エタロン
、２０・・・割算器、２１・・・比較器、２２・・・レ
ーザ光波長変換器。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第１図 λ反灸 第２図
吸収曲線と励起用レーザ光のスペクトルの関係を示した
説明図、第２図は干渉効果をもつエタロンの干渉状態説
明図、第３図はレーザ光の波長に対する強度比を説明す
る図、第４図は本発明の一実施例を示すプラズマモニタ
の全体的構成図である。 ｌ・・・レーザ、３・・・ビームスプリッタ、４・・・
プラズマ利用装置、５．５’、 ５’・・・光学窓、７
・・・集光系、８・・・螢光検出装置、９・・・ノ・−
７ミラー、１０，１２゜１９・・・光電変換器、１１・
・・セル、１３・・・吸収率演算器、１４・・・螢光発
生率演算器、１５・・・表示装置、１７・・・エタロン
、２０・・・割算器、２１・・・比較器、２２・・・レ
ーザ光波長変換器。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第１図 λ反灸 第２図
Claims (1)
- プラズマ利用装置内に発生したプラズマ中の測定対象と
なる特定化学種に特定の波長のレーザ光を照射して励起
し、その特定化学種の発する螢光を検出し、特定化学種
の濃度を測定するようにしたプラズマモニタにおいて、
レーザ発振器から発振されたレーザ光の波長を検出して
、レーザ光の波長が一定になるようにレーザ発振器を制
御する制御手段と、測定すベキ特定化学種もしくは特定
化学種を所定の割合で含む化学種を入れたセルを備え、
特定化学種によるレーザ光の吸収率をめ、螢光の検出結
果を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするプラ
ズマモニタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59016150A JPS60161549A (ja) | 1984-02-02 | 1984-02-02 | プラズマモニタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59016150A JPS60161549A (ja) | 1984-02-02 | 1984-02-02 | プラズマモニタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60161549A true JPS60161549A (ja) | 1985-08-23 |
Family
ID=11908473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59016150A Pending JPS60161549A (ja) | 1984-02-02 | 1984-02-02 | プラズマモニタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60161549A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017228671A (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | ウシオ電機株式会社 | レーザ駆動光源装置 |
-
1984
- 1984-02-02 JP JP59016150A patent/JPS60161549A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017228671A (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | ウシオ電機株式会社 | レーザ駆動光源装置 |
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