JPS61213750A - Monitor apparatus - Google Patents

Monitor apparatus

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JPS61213750A
JPS61213750A JP60054416A JP5441685A JPS61213750A JP S61213750 A JPS61213750 A JP S61213750A JP 60054416 A JP60054416 A JP 60054416A JP 5441685 A JP5441685 A JP 5441685A JP S61213750 A JPS61213750 A JP S61213750A
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JP
Japan
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fluorescence
lens
particles
optical
condensing
Prior art date
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Pending
Application number
JP60054416A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ninomiya
健 二宮
Shigeru Nishimatsu
西松 茂
Keizo Suzuki
敬三 鈴木
Katanobu Yokogawa
賢悦 横川
Osami Okada
岡田 修身
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60054416A priority Critical patent/JPS61213750A/en
Publication of JPS61213750A publication Critical patent/JPS61213750A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters

Abstract

PURPOSE:To enhance measuring sensitivity, by partially or entirely arranging a fluorescence observing optical system in a container in which particles in a gaseous phase being an object to be observed are present. CONSTITUTION:Fluorescence generated at the point A in plasma P is condensed by a fluorescence condensing lens 6 to be made parallel. This parallel beam is passed through a quartz window 2 by a lens 7 to be condensed onto a detector 5. The fluorescence condensing lenses 6, 7 are attached to a holder 8 which is, in turn, fixed to a bench 9. The bench 9 is minutely movable from the outside of a vacuum container 1. By this method, the fluorescence condensing lens 6 can be allowed to approach the vicinity of the fluorescence emitting point A. As a result, the condensing of fluorescence at a wide three-dimensional angle is enabled and larger signal intensity is obtained. That is, high sensitivity measurement is enabled even with respect to active particles with low concn.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は気相中に存在する粒子の観測装置に係り、特に
これら粒子を高感度で検出可能なモニタ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an observation device for particles present in a gas phase, and particularly to a monitoring device capable of detecting these particles with high sensitivity.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

半導体回路素子の微細化に伴い、要求される素子加工精
度も増々厳しくなりつつある。プラズマ中の活性粒子の
モニタ技術はこの加工精度の向上に不可欠である。
With the miniaturization of semiconductor circuit elements, the required element processing precision is becoming increasingly strict. Monitoring technology for active particles in plasma is essential for improving this processing accuracy.

このモニタ技術として、従来、プラズマからの発光を観
測する発光分光法が用いられていた。しかし、プラズマ
中の活性粒子のすべてが発光するとは限らないこと、さ
らに、無発光粒子でもプラズマプロセスに密接に関係す
る粒子が存在することを考えると、発光分光法を利用し
たモニタ技術は不完全なモニタ技術と言わざるを得ない
As this monitoring technology, emission spectroscopy, which observes light emission from plasma, has conventionally been used. However, considering that not all active particles in plasma emit light, and that there are non-emissive particles that are closely related to plasma processes, monitoring techniques using emission spectroscopy are incomplete. I have to say that this is a great monitor technology.

レーザ誘起蛍光法は、発光、無発光粒子を問わず観測可
能な粒子観測技術である。さらに、レーザ誘起蛍光法は
、空間分解能が高い(〜0 、1 mm)、粒子の“そ
の場a測″が可能、など他の測定技術にはない優れた特
徴を有しているためプラズマプロセスのモニタ技術とし
て注目を集めている。
Laser-induced fluorescence is a particle observation technique that allows observation of both luminescent and non-luminescent particles. Furthermore, the laser-induced fluorescence method has excellent features that other measurement techniques do not have, such as high spatial resolution (~0, 1 mm) and the ability to perform "in-situ a measurement" of particles. is attracting attention as a monitoring technology.

第1図に、特開昭58−66838号等に開示されてい
るレーザ誘起蛍光法を用いたモニタ装置の基本構成を示
した。また、第2図にレーザ誘起蛍光法の原理図を2原
子分子の場合を例に示した。真空容器1内に測定対象で
ある活性粒子が存在するとする。活性粒子のエネルギー
準位は第2図のように定められているとする。第2図で
又は基底状態、Aは励起状態を表わす。それぞれの状態
には振動準位v′v′が存在する。この粒子をレーザ誘
起蛍光法で観測するためには、たとえば、次のような手
段を用いる。まず、レーザ4のレーザ光の波長をX (
v’ =O)−A (v’ =O)間のエネルギー差に
一致するように調節して、真空容器1内の活性粒子に照
射する。この時粒子はX (v’ =O)→A (v’
 =O)に遷移する。励起状態へ遷移した粒子はある一
定時間(寿命)の後に別の状態へ遷移する。この時たと
えば、X(v’=1)へ遷移する粒子も存在する。この
ような粒子はA (v’ =O)−X (v’ =1)
間ノエネルギー差に相当する波長の光の蛍光として発す
るので、この蛍光を入射レーザ光と直角方向より検出器
5を用いて検出する。この蛍光強度はX(v’ =O)
にある粒子の濃度に比例するので、蛍光強度の変化より
X (v’ =O)にある活性粒子の濃度変化に関する
情報が得られる。以上がレーザ誘起蛍光法を用いた粒子
計測の概略である。
FIG. 1 shows the basic configuration of a monitor device using the laser-induced fluorescence method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-66838. Furthermore, FIG. 2 shows a principle diagram of the laser-induced fluorescence method using a diatomic molecule as an example. Assume that active particles to be measured exist in the vacuum container 1. It is assumed that the energy level of the active particle is determined as shown in FIG. In FIG. 2 or the ground state, A represents the excited state. A vibrational level v'v' exists in each state. In order to observe these particles using the laser-induced fluorescence method, for example, the following method is used. First, set the wavelength of the laser beam of laser 4 to X (
The active particles in the vacuum container 1 are irradiated with the energy adjusted to match the energy difference between v' = O) and A (v' = O). At this time, the particle is X (v' = O) → A (v'
=O). A particle that has transitioned to an excited state transitions to another state after a certain period of time (lifetime). At this time, for example, there are particles that transition to X (v'=1). Such a particle is A (v' = O) - X (v' = 1)
Since the light is emitted as fluorescence of a wavelength corresponding to the energy difference between the laser beams, this fluorescence is detected using the detector 5 from a direction perpendicular to the incident laser light. This fluorescence intensity is X (v' = O)
Since it is proportional to the concentration of active particles at X (v' = O), the change in fluorescence intensity provides information about the change in the concentration of active particles at X (v' = O). The above is an outline of particle measurement using the laser-induced fluorescence method.

以上述べたように、レーザ誘起蛍光法は明確な原理に基
づいており、他の測定法にない優れた特徴を有している
ことから、次期モニタ技術と考えられている。しかし、
実用的に普及させるためには今後解決しなければならな
い問題点も有している。その最大の問題点は測定感度の
向上である。
As described above, the laser-induced fluorescence method is based on a clear principle and has excellent features not found in other measurement methods, so it is considered as the next generation monitoring technology. but,
There are also problems that need to be solved in the future in order to make it practical and widespread. The biggest problem is improving measurement sensitivity.

プラズマプロセスにおける活性粒子計測では。For active particle measurement in plasma processes.

プラズマ中の活性粒子が測定対象である。この場合、放
電による発光(背景光)とレーザ誘起蛍光(信号)とは
明確に区別することが必要である。
The active particles in the plasma are the measurement target. In this case, it is necessary to clearly distinguish between light emission due to discharge (background light) and laser-induced fluorescence (signal).

このために、多くの観測システムでは、第1図に示すよ
うに、入射レーザ光は光学系3で(多くの場合、レンズ
で)発光され、真空容器1内に入射される。また、生じ
た蛍光も光学系3′で(同じくレンズで)発光され検出
器5に導かれる。
To this end, in many observation systems, as shown in FIG. 1, an incident laser beam is emitted by an optical system 3 (often by a lens) and is incident into a vacuum vessel 1. Further, the generated fluorescence is also emitted by the optical system 3' (also by the lens) and guided to the detector 5.

プラズマプロセスで使用される真空容器の直径は、通常
のレー・ザ誘起蛍光観測実験で用いられる容器の直径に
比べはるかに大きい。その比は10倍以上に達する場合
が多々ある。このように大直径を有する真空容器を用い
る場合、光学系3′を容器外部に設置すると1発光点か
ら光学系までの距離が遠くなり、蛍光の信号強度は極め
て低下する。この低下は測定のS/N比の重大な低下を
招く。
The diameter of the vacuum chamber used in plasma processes is much larger than the diameter of the chamber used in normal laser-induced fluorescence observation experiments. The ratio often reaches 10 times or more. When using a vacuum container having such a large diameter, if the optical system 3' is installed outside the container, the distance from one light emitting point to the optical system becomes long, and the fluorescence signal intensity is extremely reduced. This reduction results in a significant reduction in the signal-to-noise ratio of the measurement.

ここで、信号強度の低下に関し、第3図を用いて、具体
的に説明する。同図で、Aは入射レーザ光の集光点(蛍
光の発光点)、Bは蛍光集光用レンズの中心である。B
点に設置されたレンズの半径をa、AB間の距離(すな
わち、レンズの焦点距離)をRとする。蛍光の信号強度
Iはレンズより点Aを見込む立体角Ωに比例する。
Here, the reduction in signal strength will be specifically explained using FIG. 3. In the figure, A is the focal point of the incident laser beam (fluorescent light emitting point), and B is the center of the fluorescence focusing lens. B
Let the radius of the lens installed at a point be a, and the distance between AB (that is, the focal length of the lens) be R. The fluorescence signal intensity I is proportional to the solid angle Ω at which point A is viewed from the lens.

I=にΩ              (1)ここで、
k:比例定数 立体角Ωは第3図に示された角θを用いてΩ=2π(1
−cosθ)(2) と表わされるから、 (1)、(2)式よりか成立する
。ここで、 R>>3とすると、(3)式より、Iは次
式で近似される。
I=toΩ (1) Here,
k: constant of proportionality The solid angle Ω is calculated using the angle θ shown in Figure 3 as Ω=2π(1
-cosθ) (2) Therefore, it holds true from equations (1) and (2). Here, if R>>3, I is approximated by the following equation from equation (3).

(4)式より、信号強度は1/R3に比例することが分
かる。大直径を有する真空容器の外部に光学系3′を設
置することは、(4)式でRが極めて大きくなることを
意味し、工は急激に減少する。
From equation (4), it can be seen that the signal strength is proportional to 1/R3. Installing the optical system 3' outside the vacuum vessel having a large diameter means that R in equation (4) becomes extremely large, and the processing time decreases rapidly.

たとえば、Rが3倍増加すれば、工は約1桁減少する。For example, if R increases by a factor of 3, the workpiece decreases by approximately one order of magnitude.

このように、真空容器の大型化はレーザ誘起蛍光観測に
とって極めて不利ではあるが、一方では、プラズマプロ
セスにおける量産性確保の観点からある程度の大型化は
不可欠である。
As described above, increasing the size of the vacuum vessel is extremely disadvantageous for laser-induced fluorescence observation, but on the other hand, increasing the size to some extent is essential from the perspective of ensuring mass productivity in plasma processes.

レーザ誘起蛍光法をプラズマプロセスにおける活性粒子
モニタ技術として確立・普及してゆくためには、大型の
真空容器に対しても蛍光の信号強度を確保し、測定感度
を向上させることが不可欠である。
In order to establish and popularize the laser-induced fluorescence method as an active particle monitoring technology in plasma processes, it is essential to secure fluorescence signal strength even in large vacuum vessels and improve measurement sensitivity.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、気相中の粒子を高感度で観測可能なモ
ニタ装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a monitoring device capable of observing particles in a gas phase with high sensitivity.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

(4)式によれば、高感度、すなわち高信号強度で観測
を行なうためには、レンズ径(a)を大きくするか、あ
るいは、蛍光の発光点からレンズまでの距離(R)を短
かくすればよい。
According to equation (4), in order to perform observations with high sensitivity, that is, high signal strength, the lens diameter (a) must be increased or the distance (R) from the fluorescence emission point to the lens must be shortened. do it.

しかし、前者には次のような問題がある。レンズ径を大
きくした場合、それに伴い蛍光観測用窓(たとえば、第
1図の石英製窓2)の径も同時に大きくする必要がある
。しかし、プラズマプロセス装置によっては、径の小さ
な観測用窓しか設置できない装置も多い。さらに、レン
ズ径の増加に伴い、レンズに関連した光学系すべてが大
型化し、光学系の設置スペース等の問題も生じる。
However, the former has the following problems. When the lens diameter is increased, the diameter of the fluorescence observation window (for example, the quartz window 2 in FIG. 1) must also be increased accordingly. However, depending on the plasma processing device, there are many devices in which only a small-diameter observation window can be installed. Furthermore, as the lens diameter increases, all optical systems related to the lens become larger, which causes problems such as installation space for the optical systems.

そこで、本発明では後者の方法に注目した。ただし、第
1図に示したように、光学系、特に蛍光集光用レンズを
真空容器の外部に設置すると、第3図のRは真空容器の
大きさで制限を受ける。そこで本発明では蛍光観測用光
学系の一部もしくは全部を真空容器内に設置するこ、と
により、(4)式のRの短縮をはかった。光学系を真空
容器内に設置した場合いくつかの問題点が生ずるが、適
当な処置を施すことによりこれら問題点の解決は可能で
ある(具体的には実施例の項で述べる)。光学素子(レ
ンズ等)は通常石英で作られている。光学系を真空容器
内に設置した場合、光学素子が活性粒子におかされ使用
不能になることも懸念された。
Therefore, the present invention focuses on the latter method. However, as shown in FIG. 1, if the optical system, especially the fluorescence focusing lens, is installed outside the vacuum container, R in FIG. 3 is limited by the size of the vacuum container. Therefore, in the present invention, R in equation (4) is shortened by installing part or all of the optical system for fluorescence observation inside a vacuum container. Although several problems occur when the optical system is installed in a vacuum container, these problems can be solved by taking appropriate measures (described specifically in the Examples section). Optical elements (lenses, etc.) are usually made of quartz. There was also a concern that if the optical system was installed in a vacuum container, the optical element would be damaged by the active particles and become unusable.

しかし、実験により光学素子を直接放電(プラズマ)等
にさらさない限り大きな損傷はなく、十分使用に耐える
ことが確認された。実験によれば、蛍光集光用光学系を
レーザ集光点に近づけることにより、約1桁以上信号強
度の増大が見られた。
However, experiments have confirmed that as long as the optical element is not directly exposed to discharge (plasma) or the like, there is no major damage and the optical element can withstand use. According to experiments, by bringing the fluorescence focusing optical system closer to the laser focusing point, the signal intensity was increased by about one order of magnitude or more.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.

〈実施例1〉 第4図に最も簡単な実施例を示した。プラズマP中の点
Aで生じた蛍光は蛍光集光用レンズ6により集光さ平行
光化される。この平行光はレンズ7により石英製窓2を
通し検出器S上に集光される。検出器5のかわりに分光
器(図示せず)を用い、分光器の入射スリット上に焦点
を結ばせ9分光器の出射スリット側に検出器5を接続し
てもよし)。
<Example 1> The simplest example is shown in FIG. Fluorescence generated at point A in plasma P is focused by a fluorescence focusing lens 6 and converted into parallel light. This parallel light is focused onto a detector S by a lens 7 through a quartz window 2. A spectrometer (not shown) may be used in place of the detector 5, the focus may be focused on the input slit of the spectrometer, and the detector 5 may be connected to the output slit side of the spectrometer).

蛍光集光用レンズ6およびレンズ7は、ホルダ8に取り
つけ、ホルダ8はベンチ9に固定されている。このよう
な体系を用いることにより、レンズの調節、交換が容易
になる。また、図には示されていないが、ベンチ9は真
空容器1外部より微動可能である。レンズ等光学素子の
材質は石英。
The fluorescence condensing lens 6 and the lens 7 are attached to a holder 8, and the holder 8 is fixed to a bench 9. By using such a system, lens adjustment and replacement becomes easy. Further, although not shown in the figure, the bench 9 can be slightly moved from outside the vacuum container 1. The material of optical elements such as lenses is quartz.

ホルダ8、ベンチ9の材質は脱ガスやプラズマプロセス
への影響の少ないアルミあるいはステンレスの黒つや消
却工材が望ましい。
The material of the holder 8 and the bench 9 is preferably aluminum or stainless steel, which has a black luster and is burnt-out, since it has little effect on degassing and plasma processes.

本実施例を用いることにより、蛍光集光用レンズ6を蛍
光発光点A近傍に近づけることが可能となる。この結果
、広立体角での蛍光の集光が可能となり、より大きな信
号強度が得られる。すなわち濃度が小さい活性粒子に対
しても高感度計測が可能となる。
By using this embodiment, it is possible to bring the fluorescence condensing lens 6 close to the fluorescence emission point A. As a result, fluorescence can be collected over a wide solid angle, resulting in higher signal intensity. In other words, highly sensitive measurement is possible even for active particles with a small concentration.

本実施例は入射レーザ光と直角方向に比較的大口径の蛍
光観測用窓が設置可能な場合の実施例である。入射レー
ザ光と直角方向に蛍光観測用窓が設置不可能な場合は、
次の実施例に示す手段が有効である。
This embodiment is an embodiment in which a relatively large-diameter fluorescence observation window can be installed in a direction perpendicular to the incident laser beam. If it is not possible to install a fluorescence observation window perpendicular to the incident laser beam,
The means shown in the following examples are effective.

〈実施例2〉 第5図に示された実施例では、点Aで生じた蛍光は蛍光
集光用レンズ6で集光、平行化され、レンズ10で光フ
アイバヘッド14上に集光される。
<Embodiment 2> In the embodiment shown in FIG. 5, the fluorescence generated at point A is focused and collimated by the fluorescence focusing lens 6, and focused onto the optical fiber head 14 by the lens 10. .

集光された光は光フアイバ15内を透過して、もう一方
の光フアイバヘッド13よりレンズ11に向かい、レン
ズ11で分光器16の入射スリット上に集光される。
The collected light passes through the optical fiber 15, heads toward the lens 11 from the other optical fiber head 13, and is focused onto the entrance slit of the spectroscope 16 by the lens 11.

レンズ類や光フアイバヘッドは実施例1と同じくホルダ
8に固定されている。ホルダ8やベンチ9.12の材質
は実施例1と同じである。光ファイバ15は表面からの
脱ガスを抑えるため、不要な被覆等はすべて取り去るこ
とが望ましい。図には示されていないが、ベンチ9,1
2は真空容器1の外部から微動可能である。
Lenses and optical fiber heads are fixed to the holder 8 as in the first embodiment. The materials of the holder 8 and benches 9 and 12 are the same as in the first embodiment. In order to suppress degassing from the surface of the optical fiber 15, it is desirable to remove all unnecessary coatings and the like. Although not shown in the figure, bench 9,1
2 can be slightly moved from the outside of the vacuum container 1.

本実施例を用いることによる効果は、先に述べたように
、蛍光観測用窓の位置によらず入射レーザ光と直角方向
から蛍光観測が可能なことである。
As described above, the effect of using this embodiment is that fluorescence observation can be performed from a direction perpendicular to the incident laser beam, regardless of the position of the fluorescence observation window.

もちろん、直角方向以外の任意の方向からの蛍光観測が
可能であることは言うまでもない。さらに本実施例のも
う1つの利点は蛍光観測用窓の小型化が可能となる点で
ある。これは、光フアイバヘッド13からの光を集光す
ることによるものである。
Of course, it goes without saying that fluorescence observation is possible from any direction other than the orthogonal direction. Furthermore, another advantage of this embodiment is that the fluorescence observation window can be made smaller. This is due to condensing the light from the optical fiber head 13.

〈実施例3〉 第6図は光ファイバを使用しない実施例を示したもので
ある。
<Embodiment 3> FIG. 6 shows an embodiment that does not use an optical fiber.

点Aで生じた蛍光は、蛍光集光用レンズ6で集光、平行
化され、オプティカルガイド17内を通過して、レンズ
11で分光器16の入射スリット上に集光される。
The fluorescence generated at point A is focused and collimated by the fluorescence focusing lens 6, passes through the optical guide 17, and is focused by the lens 11 onto the entrance slit of the spectrometer 16.

本実施例のオプティカルガイドの構造を第7図に示す、
オプティカルガイドは光学用石英製棒20とそれを取り
巻く低屈折率材質19により構成される。光ファイバ1
5よりオプティカルガイド17に変更した理由は、蛍光
の透過効率を向上させるためである。光ファイバは第8
図に示すように、光フアイバ繊維21を複数本束ねて構
成される。光フアイバ繊維21の断面はほぼ円型である
ため、複数本束ねた場合空間22が生ずる。この空間2
2は光ファイバとして機能しないため、この空間部分の
割合だけ蛍光の透過率が減少する。
The structure of the optical guide of this example is shown in FIG.
The optical guide is composed of an optical quartz rod 20 and a low refractive index material 19 surrounding it. optical fiber 1
The reason why the optical guide 17 is used instead of the optical guide 5 is to improve the fluorescence transmission efficiency. Optical fiber is the 8th
As shown in the figure, it is constructed by bundling a plurality of optical fibers 21. Since the cross section of the optical fiber 21 is approximately circular, a space 22 is created when a plurality of optical fibers are bundled. this space 2
Since 2 does not function as an optical fiber, the fluorescence transmittance decreases by the proportion of this space.

これに対し、オプティカルガイドは基本的には石英製の
(中空でない)棒であるため大口径化が容易であり、第
8図に示したような空間22は生じない。光学石英の透
過率は紫外光領域でほぼ100%近い値となるので、光
ファイバに比べ蛍光の透過率は向上する。
On the other hand, since the optical guide is basically a rod made of quartz (not hollow), it is easy to increase the diameter thereof, and the space 22 shown in FIG. 8 does not occur. Since the transmittance of optical quartz is close to 100% in the ultraviolet light region, the transmittance of fluorescence is improved compared to optical fiber.

本実施例のもう1つの利点は、先の実施例に見られるよ
うなベンチ9,12の設置が不必要となり、真空容器1
内の光学系が簡単化することにある。すなわち、オプテ
ィカルガイド17は大口径にすることが可能であるため
、蛍光集光用レンズ6をホルダ8に取り付け、このホル
ダ8を直接オプティカルガイド17に取り付ける。さら
に、オプティカルガイド17は0リング18に介してか
空容器1に取り付けられている。従って、真空を保った
ままオプティカルガイド17を前後できるので、蛍光集
光用レンズ6の焦点の調節が真空容器1の外部より容易
に行なえる。
Another advantage of this embodiment is that the installation of benches 9 and 12 as seen in the previous embodiment is unnecessary, and the vacuum vessel 1
The objective is to simplify the internal optical system. That is, since the optical guide 17 can have a large diameter, the fluorescence condensing lens 6 is attached to the holder 8, and this holder 8 is directly attached to the optical guide 17. Furthermore, the optical guide 17 is attached to the empty container 1 via an O-ring 18. Therefore, since the optical guide 17 can be moved back and forth while maintaining the vacuum, the focus of the fluorescence focusing lens 6 can be easily adjusted from outside the vacuum container 1.

〈実施例4〉 第9図はオプティカルガイドを用いた別の実施例である
6本実施例でのオプティカルガイド17の使用法の概略
は実施例3と同じである。
<Fourth Embodiment> FIG. 9 shows another embodiment using an optical guide.The usage of the optical guide 17 in this embodiment is generally the same as in the third embodiment.

本実施例の特徴は、オプティカルガイド17が途中で細
くなっており、細くなった方の一端がベローズ23、O
リング18を介して真空容器1外部に出ていることであ
る。本実施例に示すごとく、オプティカルガイドは、途
中で径を細くする、あるいは、曲げるという加工を比較
的容易に行なうことが可能である。
The feature of this embodiment is that the optical guide 17 is tapered in the middle, and one end of the tapered end is a bellows 23,
It exits to the outside of the vacuum container 1 via the ring 18. As shown in this embodiment, the optical guide can be processed to have a smaller diameter or to be bent in the middle with relative ease.

本実施例の利点は、蛍光観測用窓が小口径でもオプティ
カルガイドを真空容器1内に導入可能なこと、および、
蛍光観測舷窓の位置によらず常に入射レーザ光と直角方
向より蛍光観測が可能なことである。さらに、オプティ
カルガイド17はベローズ23を介して真空容器1に取
り付けられているため、オプティカルガイド17を前後
、左右、上下に動かすことができる。この結果、蛍光集
光用レンズ6の微調整はもとより、蛍光の空間分布の洞
室も容易に行なうことができる。
The advantages of this embodiment are that the optical guide can be introduced into the vacuum vessel 1 even if the fluorescence observation window has a small diameter, and
Regardless of the position of the fluorescence observation porthole, fluorescence observation is always possible from the direction perpendicular to the incident laser beam. Further, since the optical guide 17 is attached to the vacuum container 1 via the bellows 23, the optical guide 17 can be moved back and forth, left and right, and up and down. As a result, not only fine adjustment of the fluorescence condensing lens 6 but also the spatial distribution of fluorescence can be easily performed.

〈実施例5〉 先に述べたように、レンズ等光学素子はプラズマに直接
さらさなければ十分に使用に耐え得る。
<Example 5> As described above, optical elements such as lenses can be used satisfactorily as long as they are not directly exposed to plasma.

本実施例は、このレンズ等光学素子の寿命をさらに長期
化可能にする実施例である。本実施例の具体的構成を第
10図に示した。
This embodiment is an embodiment in which the life of optical elements such as lenses can be further extended. The specific configuration of this embodiment is shown in FIG.

本実施例の特徴は、蛍光集光用レンズ6を真空室25内
に設置し、真空容器1と真空室25との間に差動排気用
アパーチャを有する板24を設け、真空室25を真空容
器1とは独立に排気することにある。この方法を用いる
ことにより、真空室25に流入する活性粒子の数が減少
し、蛍光集光用レンズ6等光学素子の長寿命化が達成で
きる。
The features of this embodiment are that a fluorescence focusing lens 6 is installed in a vacuum chamber 25, a plate 24 having a differential pumping aperture is provided between the vacuum container 1 and the vacuum chamber 25, and the vacuum chamber 25 is evacuated. The purpose is to exhaust the air independently of the container 1. By using this method, the number of active particles flowing into the vacuum chamber 25 is reduced, and the life of optical elements such as the fluorescence focusing lens 6 can be extended.

本実施例の方式は、実施例1〜4すべてに適用可能であ
り、その適用例はすべて本発明に含まれる。
The method of this embodiment can be applied to all of Examples 1 to 4, and all such application examples are included in the present invention.

また、光学素子等の表面を保護するために、少量の不活
性ガスを真空室25内に流入せしめる方法もあるが、こ
の方法も本発明に含まれる。
There is also a method of flowing a small amount of inert gas into the vacuum chamber 25 in order to protect the surfaces of optical elements, etc., and this method is also included in the present invention.

差動排気用アパーチャ部分に小型のゲートバルブ等を取
り付け、蛍光観測時のみゲートバルブを開けるようにす
れば、光学素子はさらに長寿命化する。この方式も本発
明に含めることとする。
If a small gate valve or the like is attached to the differential pumping aperture and the gate valve is opened only during fluorescence observation, the life of the optical element can be further extended. This method is also included in the present invention.

最後に1本発明の実施例には含まれないが、本発明と同
様の概念に基づく方法を述べる。その方法を第11図に
示した。同図の例では、真空容器1内にパイプ28を延
長して、その先に穴あきフランジ27を取り付ける。こ
の方法でも、蛍光集光用レンズ6を発光点Aな近づける
ことが可能である。しかし、この方法では、真空容器1
自体が複雑になり、かつ、穴あきフランジ27や石英板
26等の厚み等を考慮した場合、蛍光集光用レンズ6を
発光点Aに近づけられる距離に限度がある。
Finally, although not included in the embodiments of the present invention, a method based on the same concept as the present invention will be described. The method is shown in FIG. In the example shown in the figure, a pipe 28 is extended into the vacuum vessel 1, and a perforated flange 27 is attached to the end of the pipe 28. With this method as well, it is possible to bring the fluorescence condensing lens 6 close to the light emitting point A. However, in this method, the vacuum container 1
The structure itself becomes complicated, and when considering the thickness of the perforated flange 27, the quartz plate 26, etc., there is a limit to the distance that the fluorescence condensing lens 6 can be brought close to the light emitting point A.

実施例1〜5にはこれらの欠点がない。Examples 1-5 do not have these drawbacks.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、気相中の粒子を高感度でll!測でき
るので、これら粒子の高感度モニタ装置として本発明は
多大の工業的効果を発揮するものである。
According to the present invention, particles in the gas phase can be detected with high sensitivity! Therefore, the present invention has great industrial effects as a highly sensitive monitoring device for these particles.

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

第1図はレーザ誘起蛍光法を用いたモニタ装置の基本構
成を示す平面図、第2図は活性粒子のエネルギー準位図
、第3図は入射レーザ光の集光点と蛍光集光用レンズの
関係を示す説明図、第4図〜第6図および第9図〜第1
0図は本発明の実施例になるモニタ装置の縦断面図、第
7図はオプティカルガイドの横断面図、第8図は先ファ
イバ束の横断面図、第11図は参考例になるモニタ装置
の縦断面図である。 1・・・真空容器、2・・・石英製窓1.3.3’・・
・光学系。 4・・・レーザ、5・・・検出器、6・・・蛍光集光用
レンズ、7・・・レンズ、8・・・ホルダ、9・・・ベ
ンチ、10・・・レンズ、11・・・レンズ、12・・
・ベンチ、13.14・・・光フアイバヘッド、15・
・・光ファイバ、16・・・分光器、17・・・オプテ
ィカルガイド、18・・・0リング、19・・・低屈折
率材質、20・・・光学用石英製棒、21・・・光フア
イバ繊維、22・・・空間、23・・・ベローズ、24
・・・板、25・・・真空室、26・・・石英′fI+
  口 第3 目 第 4 目 I 茅 5 口 第 乙 目 %7r;a 1g日 ツー yfJ’l  口 ! 第 ll  ロ
Figure 1 is a plan view showing the basic configuration of a monitoring device using the laser-induced fluorescence method, Figure 2 is an energy level diagram of active particles, and Figure 3 is the focal point of the incident laser beam and the fluorescence focusing lens. Explanatory diagrams showing the relationships between Figures 4 to 6 and Figures 9 to 1
Figure 0 is a longitudinal cross-sectional view of a monitor device that is an embodiment of the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view of an optical guide, Figure 8 is a cross-sectional view of a fiber bundle, and Figure 11 is a monitor device that is a reference example. FIG. 1... Vacuum container, 2... Quartz window 1.3.3'...
·Optical system. 4...Laser, 5...Detector, 6...Fluorescence focusing lens, 7...Lens, 8...Holder, 9...Bench, 10...Lens, 11...・Lens, 12...
・Bench, 13.14...Optical fiber head, 15・
... Optical fiber, 16 ... Spectrometer, 17 ... Optical guide, 18 ... 0 ring, 19 ... Low refractive index material, 20 ... Optical quartz rod, 21 ... Light Fiber fiber, 22... Space, 23... Bellows, 24
...Plate, 25...Vacuum chamber, 26...Quartz'fI+
Mouth 3rd eye 4th eye I Kaya 5 mouth 2nd eye %7r;a 1g day two yfJ'l mouth! Part ll b

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、レーザ誘起蛍光法を用いる気相中粒子の観測装置に
おいて、蛍光観測用光学系の一部もしくは全部を、観測
対象となる粒子が存在する容器内、もしくはその容器に
接続された他の容器内に設置することを特徴とするモニ
タ装置。 2、上記観測対象となる粒子が、半導体プラズマプロセ
ス用ガス粒子、あるいはこれらガスの放電によつて発生
する粒子であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のモニタ装置。
[Claims] 1. In an observation device for particles in the gas phase that uses a laser-induced fluorescence method, part or all of the optical system for fluorescence observation is installed in or in a container in which particles to be observed are present. A monitor device characterized in that it is installed inside another connected container. 2. The monitor device according to claim 1, wherein the particles to be observed are semiconductor plasma process gas particles or particles generated by discharge of these gases.
JP60054416A 1985-03-20 1985-03-20 Monitor apparatus Pending JPS61213750A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107132185A (en) * 2008-02-05 2017-09-05 普凯尔德诊断技术有限公司 System for identifying bacterium in biological sample

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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