JPH09265937A - 浮遊電位基板入射イオンのエネルギー及び質量の分析法及び装置 - Google Patents
浮遊電位基板入射イオンのエネルギー及び質量の分析法及び装置Info
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- JPH09265937A JPH09265937A JP8077159A JP7715996A JPH09265937A JP H09265937 A JPH09265937 A JP H09265937A JP 8077159 A JP8077159 A JP 8077159A JP 7715996 A JP7715996 A JP 7715996A JP H09265937 A JPH09265937 A JP H09265937A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高周波電力印加電極に入射する正負のイオン種
及びイオンエネルギーの分析において、浮遊電位基板に
入射するイオンのエネルギー及び質量を正確に測定でき
るようにすること。 【解決手段】低圧で交番電力、高周波電力、マイクロ波
電力等によりプラズマを発生させ、プラズマに接する基
板電極に交番電場或いは高周波電場を印加する構造を有
するプラズマ装置において、プラズマに接する基板電極
の開口を通してプラズマ中の正負のイオンをエネルギー
分析器及び質量分析器に導き、イオンのエネルギー及び
質量を分析するに際して、基板電極、イオンエネルギー
分析器、質量分析器を同一の交番電場或いは高周波電場
に保つことを特徴としている。
及びイオンエネルギーの分析において、浮遊電位基板に
入射するイオンのエネルギー及び質量を正確に測定でき
るようにすること。 【解決手段】低圧で交番電力、高周波電力、マイクロ波
電力等によりプラズマを発生させ、プラズマに接する基
板電極に交番電場或いは高周波電場を印加する構造を有
するプラズマ装置において、プラズマに接する基板電極
の開口を通してプラズマ中の正負のイオンをエネルギー
分析器及び質量分析器に導き、イオンのエネルギー及び
質量を分析するに際して、基板電極、イオンエネルギー
分析器、質量分析器を同一の交番電場或いは高周波電場
に保つことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを利用して、
半導体や電子部品、その他の基板上の物質をエッチング
するエッチング装置や、その基板上に膜を堆積させるプ
ラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生装置におけるイオンの
エネルギー及び質量分析に関するものである。
半導体や電子部品、その他の基板上の物質をエッチング
するエッチング装置や、その基板上に膜を堆積させるプ
ラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生装置におけるイオンの
エネルギー及び質量分析に関するものである。
【０００２】
従来の技術の構成 従来の技術におけるプラズマ中のイオンエネルギー及び
質量の測定法例を図５及び図６に示す。図５はCoburnな
どによって報告された正イオンのエネルギー及び質量の
測定法である（J. Appl. Phys., 43 (1972) 4965参
照）。この例では質量分析器の取付けられている電極が
接地電極になっているので、プラズマ中の正イオンはプ
ラズマ電位と接地電位の差のエネルギーで質量分析器に
入射する。一方、図６には、反応性イオンエッチングに
用いられているプラズマの正イオンの測定を目的とし
て、高周波電力が印加されている浮遊電極に取付けられ
た例である。この例では、イオンエネルギー分析器及び
質量分析器に浮遊電極電位の直流成分に等しい電位が印
加されている。
質量の測定法例を図５及び図６に示す。図５はCoburnな
どによって報告された正イオンのエネルギー及び質量の
測定法である（J. Appl. Phys., 43 (1972) 4965参
照）。この例では質量分析器の取付けられている電極が
接地電極になっているので、プラズマ中の正イオンはプ
ラズマ電位と接地電位の差のエネルギーで質量分析器に
入射する。一方、図６には、反応性イオンエッチングに
用いられているプラズマの正イオンの測定を目的とし
て、高周波電力が印加されている浮遊電極に取付けられ
た例である。この例では、イオンエネルギー分析器及び
質量分析器に浮遊電極電位の直流成分に等しい電位が印
加されている。
【０００３】従来の技術の作用及び動作 図５に示すCoburn等によって報告された測定法では、質
量分析器の取り付けられている電極が接地電極になって
いるので、プラズマ中の正イオンはプラズマ電位と接地
電位の差のエネルギーで質量分析器に入射する。この方
法により、陽極結合のプラズマエッチングやプラズマＣ
ＶＤ等のように接地電位基板に入射する正イオンのエネ
ルギー及び質量が分り、ラジカルによるエッチング機構
やプラズマＣＶＤの成膜機構を解明する上で大いに有益
な情報が得られている。
量分析器の取り付けられている電極が接地電極になって
いるので、プラズマ中の正イオンはプラズマ電位と接地
電位の差のエネルギーで質量分析器に入射する。この方
法により、陽極結合のプラズマエッチングやプラズマＣ
ＶＤ等のように接地電位基板に入射する正イオンのエネ
ルギー及び質量が分り、ラジカルによるエッチング機構
やプラズマＣＶＤの成膜機構を解明する上で大いに有益
な情報が得られている。
【０００４】一方、図６に示す例のような反応性イオン
エッチングにおいては浮遊電位基板電極に交番電場或い
は高周波電場を印加し、負の自己バイアスを発生させ、
プラズマ電位と基板電位とに大きな電位差を発生させ
て、大きな正イオンのエネルギーを得て、基板をエッチ
ングしている。この時、基板電極は自己バイアスされた
直流成分と印加されている高周波電場の交流成分で合成
された電位になっている。図６の例では、イオン分析器
及び質量分析器の電位は浮遊電位である基板電極の直流
成分に等しくなっているが、正確に基板電極の電位とは
等しくない。
エッチングにおいては浮遊電位基板電極に交番電場或い
は高周波電場を印加し、負の自己バイアスを発生させ、
プラズマ電位と基板電位とに大きな電位差を発生させ
て、大きな正イオンのエネルギーを得て、基板をエッチ
ングしている。この時、基板電極は自己バイアスされた
直流成分と印加されている高周波電場の交流成分で合成
された電位になっている。図６の例では、イオン分析器
及び質量分析器の電位は浮遊電位である基板電極の直流
成分に等しくなっているが、正確に基板電極の電位とは
等しくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】正イオンは、生成され
た場所の電位と飛翔先の電位差で飛来し入射する。従っ
て、正イオンはプラズマ電位と基板電位の差のエネルギ
ーをもって基板に入射することになる。基板電位は自己
バイアス電位と高周波電位の合成電位になっている。従
って、エネルギー分析の電位を自己バイアス電位に等し
くしただけでは、基板電位の高周波成分の電位を含んで
いないため、正確なイオンエネルギー分析ができない。
イオンのシース内運動はモデル的にChild-Langmuirの式 と運動方程式により表される。Ｊiが一定であると仮定
すると、シースの厚みｄsが高周波振動するシース電位
の関数として求められる。高周波電場内でのイオンの運
動方程式 を組合せると、シースにおけるイオンの挙動を数値計算
することができる。そのようにして求めたのが図７であ
る。シースの高周波成分は400sin(ωt)［Ｖ］、正のイ
オン種はＡｒとした。図７から判ることは、イオンエネ
ルギーが380〜420Ｖになること及び約800nsecでプラズ
マのシース端から電極に到達することである。
た場所の電位と飛翔先の電位差で飛来し入射する。従っ
て、正イオンはプラズマ電位と基板電位の差のエネルギ
ーをもって基板に入射することになる。基板電位は自己
バイアス電位と高周波電位の合成電位になっている。従
って、エネルギー分析の電位を自己バイアス電位に等し
くしただけでは、基板電位の高周波成分の電位を含んで
いないため、正確なイオンエネルギー分析ができない。
イオンのシース内運動はモデル的にChild-Langmuirの式 と運動方程式により表される。Ｊiが一定であると仮定
すると、シースの厚みｄsが高周波振動するシース電位
の関数として求められる。高周波電場内でのイオンの運
動方程式 を組合せると、シースにおけるイオンの挙動を数値計算
することができる。そのようにして求めたのが図７であ
る。シースの高周波成分は400sin(ωt)［Ｖ］、正のイ
オン種はＡｒとした。図７から判ることは、イオンエネ
ルギーが380〜420Ｖになること及び約800nsecでプラズ
マのシース端から電極に到達することである。
【０００６】この時のイオンエネルギーは、高周波振動
するシースに入射するイオンを追跡することによって求
められる。その結果、イオンのエネルギー分布はプラズ
マシース端への入射位相によって異なることが判った。
つまり、どの位相の時にシースにイオンが入射するかに
よって受ける高周波摂動の大きさが異なり、加速時間に
差が発生し基板に到達するイオンのエネルギーに分布が
できるのである。図８は横軸にイオンの入射位相をと
り、縦軸にイオンのエネルギーをとって、各位相で入射
したイオンが時間と共にどのように加速されるかを計算
した例を示している。基板に到達する直前までは350°
付近の位相でシースに入射したイオンが加速されて大き
なエネルギーをもつが、基板に到達した時には250°付
近の位相でシースに入射したイオンの方が大きなエネル
ギーをもつ。これは、基板へ到達するタイミングで決ま
る。図８の横軸は入射位相であるが同時に入射する粒子
数でもある。従って、同じエネルギーをもつ粒子数を数
えて縦軸に表示し、エネルギーを横軸に取るとエネルギ
ー分布が得られる。このようにして得られたエネルギー
分布は図９に示されるように高エネルギー側と低エネル
ギー側に二つのピーク（いわゆる“double peak”）を
もつ。
するシースに入射するイオンを追跡することによって求
められる。その結果、イオンのエネルギー分布はプラズ
マシース端への入射位相によって異なることが判った。
つまり、どの位相の時にシースにイオンが入射するかに
よって受ける高周波摂動の大きさが異なり、加速時間に
差が発生し基板に到達するイオンのエネルギーに分布が
できるのである。図８は横軸にイオンの入射位相をと
り、縦軸にイオンのエネルギーをとって、各位相で入射
したイオンが時間と共にどのように加速されるかを計算
した例を示している。基板に到達する直前までは350°
付近の位相でシースに入射したイオンが加速されて大き
なエネルギーをもつが、基板に到達した時には250°付
近の位相でシースに入射したイオンの方が大きなエネル
ギーをもつ。これは、基板へ到達するタイミングで決ま
る。図８の横軸は入射位相であるが同時に入射する粒子
数でもある。従って、同じエネルギーをもつ粒子数を数
えて縦軸に表示し、エネルギーを横軸に取るとエネルギ
ー分布が得られる。このようにして得られたエネルギー
分布は図９に示されるように高エネルギー側と低エネル
ギー側に二つのピーク（いわゆる“double peak”）を
もつ。
【０００７】一方、負イオンは、基板の自己バイアスが
負になっているので、２MHz以上のバイアス周波数を基
板に印加している時には基板に到達できない。しかし、
２MHz以下になると、負イオンも高周波電場の摂動を受
け（追従できるようになり）、長い距離を飛翔するよう
になる。特にアフターグロー領域では中性分子（ラジカ
ル）への電子の付着により負イオンの相対密度は増加
し、シース電位が減少することから、基板への負イオン
入射が多くなると考えられる。上述の運動方程式によ
り、２MHzにおけるArイオンの振幅はＥ0＝500Ｖ/mmの時
0.75mmとなり、400kHzの時には19mmと計算される。シー
スの厚みはプラズマ密度にもよるが0.1mmから10mmの間
にある。このことからも、負イオンの基板への入射が充
分可能であることが判る。負イオンにおいても、正イオ
ンの時と同様に、基板電極から小孔を通ってエネルギー
分析器に至る間に高周波電場の摂動を受けて正確なエネ
ルギー分析ができないと考えられる。高周波電力印加電
極に入射する正負のイオン種及びイオンエネルギーの分
析は、特に反応性イオンエッチングの分野においては、
基板上における物理・化学的機構解明の上で大変重要で
ある。しかし、これまでの方法においてはイオンと高周
波電位との関わりの点からの考察が充分ではなく、基板
と分析器間の正確な電位印加状態となっていなかった。
負になっているので、２MHz以上のバイアス周波数を基
板に印加している時には基板に到達できない。しかし、
２MHz以下になると、負イオンも高周波電場の摂動を受
け（追従できるようになり）、長い距離を飛翔するよう
になる。特にアフターグロー領域では中性分子（ラジカ
ル）への電子の付着により負イオンの相対密度は増加
し、シース電位が減少することから、基板への負イオン
入射が多くなると考えられる。上述の運動方程式によ
り、２MHzにおけるArイオンの振幅はＥ0＝500Ｖ/mmの時
0.75mmとなり、400kHzの時には19mmと計算される。シー
スの厚みはプラズマ密度にもよるが0.1mmから10mmの間
にある。このことからも、負イオンの基板への入射が充
分可能であることが判る。負イオンにおいても、正イオ
ンの時と同様に、基板電極から小孔を通ってエネルギー
分析器に至る間に高周波電場の摂動を受けて正確なエネ
ルギー分析ができないと考えられる。高周波電力印加電
極に入射する正負のイオン種及びイオンエネルギーの分
析は、特に反応性イオンエッチングの分野においては、
基板上における物理・化学的機構解明の上で大変重要で
ある。しかし、これまでの方法においてはイオンと高周
波電位との関わりの点からの考察が充分ではなく、基板
と分析器間の正確な電位印加状態となっていなかった。
【０００８】そこで本発明は、上記のような従来法及び
従来装置に伴う問題点を解決して、浮遊電位基板に入射
するイオンのエネルギー及び質量を正確に測定できる方
法及び装置を提供することにある。
従来装置に伴う問題点を解決して、浮遊電位基板に入射
するイオンのエネルギー及び質量を正確に測定できる方
法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明によれば、プラズマを発生さ
せ、プラズマに接する開口を備えた基板電極に交番電場
または高周波電場を印加し、基板電極の開口を通ってプ
ラズマ中の正負のイオンをエネルギー分析器及び質量分
析器に導き、イオンのエネルギー及び質量を分析するよ
うにした方法において、基板電極、イオンエネルギー分
析器及び質量分析器を同一の交番電場または高周波電場
に保つことを特徴としている。また本発明の第２の発明
によれば、プラズマを発生させるプラズマ発生室と、プ
ラズマ発生室中のプラズマに接する位置に配置され、プ
ラズマ中の正負のイオンを通す開口を備えた基板電極
と、基板電極の開口を通って入ってきたイオンのエネル
ギー及び質量をそれぞれ分析するエネルギー分析器及び
質量分析器とを有し、イオンのエネルギー及び質量を分
析するようにした装置において、基板電極、エネルギー
分析器及び質量分析器のそれぞれの制御電源の基準電位
側を接地電位に対して浮遊状態に保持するように構成し
たことを特徴としている。
めに、本発明の第１の発明によれば、プラズマを発生さ
せ、プラズマに接する開口を備えた基板電極に交番電場
または高周波電場を印加し、基板電極の開口を通ってプ
ラズマ中の正負のイオンをエネルギー分析器及び質量分
析器に導き、イオンのエネルギー及び質量を分析するよ
うにした方法において、基板電極、イオンエネルギー分
析器及び質量分析器を同一の交番電場または高周波電場
に保つことを特徴としている。また本発明の第２の発明
によれば、プラズマを発生させるプラズマ発生室と、プ
ラズマ発生室中のプラズマに接する位置に配置され、プ
ラズマ中の正負のイオンを通す開口を備えた基板電極
と、基板電極の開口を通って入ってきたイオンのエネル
ギー及び質量をそれぞれ分析するエネルギー分析器及び
質量分析器とを有し、イオンのエネルギー及び質量を分
析するようにした装置において、基板電極、エネルギー
分析器及び質量分析器のそれぞれの制御電源の基準電位
側を接地電位に対して浮遊状態に保持するように構成し
たことを特徴としている。
【００１０】
【作用】イオンエネルギー制御電源及び質量分析用制御
電源は全て基板電極のバイアス高周波電源の出力と接続
されており、基板電極と同電位になっている。従って、
基板電極の開口を通ってエネルギー分析器に入り込むイ
オンは、基板電極とエネルギー分析器が同電位になって
いるため、何の摂動を受けることもなくエネルギー分析
される。エネルギー分析器が基板電極の直流成分のみに
等しくなっている時は、基板電極とエネルギー分析器間
に高周波成分の摂動が働き、高周波電場を飛翔するイオ
ンのエネルギースペクトルは高周波電場の摂動を受け
る。このように基板電極とエネルギー分析器間に高周波
電位が印加されていると、イオンに摂動が掛かり、スペ
クトル形状に影響を与えると考えられる。本発明では直
流電位、高周波電位とも同電位にすることでこの問題は
解決され、正確なイオンのスぺクトルが得られる。
電源は全て基板電極のバイアス高周波電源の出力と接続
されており、基板電極と同電位になっている。従って、
基板電極の開口を通ってエネルギー分析器に入り込むイ
オンは、基板電極とエネルギー分析器が同電位になって
いるため、何の摂動を受けることもなくエネルギー分析
される。エネルギー分析器が基板電極の直流成分のみに
等しくなっている時は、基板電極とエネルギー分析器間
に高周波成分の摂動が働き、高周波電場を飛翔するイオ
ンのエネルギースペクトルは高周波電場の摂動を受け
る。このように基板電極とエネルギー分析器間に高周波
電位が印加されていると、イオンに摂動が掛かり、スペ
クトル形状に影響を与えると考えられる。本発明では直
流電位、高周波電位とも同電位にすることでこの問題は
解決され、正確なイオンのスぺクトルが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添附図面の図１〜図４に示す
実施例に基づき本発明の実施の形態について説明する。
実施例に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
【実施例】図１には本発明の一実施例を示し、１はプラ
ズマ発生室で、このプラズマ発生室１内にはプラズマ発
生用電極２が配置され、このプラズマ発生用電極２はマ
ッチングボツクス３を介して高周波電源４に接続されて
いる。プラズマ発生室１内のプラズマ発生用電極２に対
向して基板電極５が絶縁碍子６を介してプラズマ発生室
１に取り付けられている。基板電極５は、プラズマ発生
室１内に発生するプラズマに接する位置にイオン引き込
み用の開口5aを備えており、そしてコンデンサ７及びマ
ッチングボツクス８を介してバイアス用高周波電源９に
接続されている。基板電極５内にはエネルギー分析器10
が配置され、このエネルギー分析器10は検出しようとす
るイオンエネルギーレベルより低いエネルギーのイオン
をカットするメッシュ電極10aと外筒電極10bと内筒電極
10cとを備えており、これらの各電極はイオンエネルギ
ー制御電源11に接続されている。また12は四重極型の質
量分析器で、各電極は質量分析用制御電源13に接続され
ている。14はイオン検出器であり、質量分析器12と共
に、真空容器15内に挿置されている。真空容器15は基板
電極５の開放端に絶縁碍子16を介して結合されている。
なお図１において17はフォトカプラー、18は光ファイバ
ー、19は測定用回路、20は掃引電位であり、図示したよ
うに接続されている。
ズマ発生室で、このプラズマ発生室１内にはプラズマ発
生用電極２が配置され、このプラズマ発生用電極２はマ
ッチングボツクス３を介して高周波電源４に接続されて
いる。プラズマ発生室１内のプラズマ発生用電極２に対
向して基板電極５が絶縁碍子６を介してプラズマ発生室
１に取り付けられている。基板電極５は、プラズマ発生
室１内に発生するプラズマに接する位置にイオン引き込
み用の開口5aを備えており、そしてコンデンサ７及びマ
ッチングボツクス８を介してバイアス用高周波電源９に
接続されている。基板電極５内にはエネルギー分析器10
が配置され、このエネルギー分析器10は検出しようとす
るイオンエネルギーレベルより低いエネルギーのイオン
をカットするメッシュ電極10aと外筒電極10bと内筒電極
10cとを備えており、これらの各電極はイオンエネルギ
ー制御電源11に接続されている。また12は四重極型の質
量分析器で、各電極は質量分析用制御電源13に接続され
ている。14はイオン検出器であり、質量分析器12と共
に、真空容器15内に挿置されている。真空容器15は基板
電極５の開放端に絶縁碍子16を介して結合されている。
なお図１において17はフォトカプラー、18は光ファイバ
ー、19は測定用回路、20は掃引電位であり、図示したよ
うに接続されている。
【００１３】基板電極５、エネルギー分析器10及び質量
分析器12はバイアス高周波電源９の浮遊電位部側に接続
されており、全て同一電位を基準して作動するようにさ
れている。エネルギー分析器10及び質量分析器12の制御
電源11、13もバッテリー（図示しないが実際には例えば
48Ｖ）を通して接続され、一般の電力供給ラインとは電
気的に分離されており、接地電位に対し浮遊電位として
いる。
分析器12はバイアス高周波電源９の浮遊電位部側に接続
されており、全て同一電位を基準して作動するようにさ
れている。エネルギー分析器10及び質量分析器12の制御
電源11、13もバッテリー（図示しないが実際には例えば
48Ｖ）を通して接続され、一般の電力供給ラインとは電
気的に分離されており、接地電位に対し浮遊電位として
いる。
【００１４】このような構成においては、基板電極５と
エネルギー分析器10及び質量分析器12が直流的にも高周
波的にも同電位になっているので、基板に入射して基板
電極５の開口5aを通過したイオンは基板と同電位のエネ
ルギー分析器10及び質量分析器12を通過して検出される
ため何の摂動を受けることもなく検出され、イオンのエ
ネルギー分布が正確に計算される。
エネルギー分析器10及び質量分析器12が直流的にも高周
波的にも同電位になっているので、基板に入射して基板
電極５の開口5aを通過したイオンは基板と同電位のエネ
ルギー分析器10及び質量分析器12を通過して検出される
ため何の摂動を受けることもなく検出され、イオンのエ
ネルギー分布が正確に計算される。
【００１５】図２のＡ、Ｂにはイオン検出器14の印加電
位の例を示す。Ａは正イオン検出時、Ｂは負イオン検出
時の印加電位の例である。負イオンの検出時には図１の
イオンエネルギー制御電源11の極性も変えてイオンを検
出する。
位の例を示す。Ａは正イオン検出時、Ｂは負イオン検出
時の印加電位の例である。負イオンの検出時には図１の
イオンエネルギー制御電源11の極性も変えてイオンを検
出する。
【００１６】図３には、基板電極５のみに13.56MHzの高
周波を300Ｗ印加してプラズマを形成した時の基板電極
５に入射した正イオン（Ar+）の測定例を示す。圧力は
0.4Pa、この時のＶdcは約400Ｖであった。ほぼ対称形の
エネルギースペクトル分布が得られている。
周波を300Ｗ印加してプラズマを形成した時の基板電極
５に入射した正イオン（Ar+）の測定例を示す。圧力は
0.4Pa、この時のＶdcは約400Ｖであった。ほぼ対称形の
エネルギースペクトル分布が得られている。
【００１７】ところで図１に示す実施例では高周波電力
印加電極に取り付けて測定した例を示したが、高周波電
力を印加せずに単に浮遊電極にして自己バイアスを発生
させて行なう場合においても利用できる。その場合には
図１の基板バイアス用高周波電源９及びマッチングボッ
クス８を取除いた構成にすれば、高周波電力を印加せず
単に浮遊電位になっている電極に入射する正負のイオン
を測定することができる。
印加電極に取り付けて測定した例を示したが、高周波電
力を印加せずに単に浮遊電極にして自己バイアスを発生
させて行なう場合においても利用できる。その場合には
図１の基板バイアス用高周波電源９及びマッチングボッ
クス８を取除いた構成にすれば、高周波電力を印加せず
単に浮遊電位になっている電極に入射する正負のイオン
を測定することができる。
【００１８】図４にはイオンエネルギー分析器10の前部
に中性分子のイオン化室21を設けた実施例を示し、22は
イオン化電源を示し、図示したように接続されている。
その他の構成は図１の場合と実質的に同じであり、同じ
符号で示す。この構成ではプラズマ中のイオンのみに限
らずラジカルを含む中性原子・分子をも測定することが
できる。
に中性分子のイオン化室21を設けた実施例を示し、22は
イオン化電源を示し、図示したように接続されている。
その他の構成は図１の場合と実質的に同じであり、同じ
符号で示す。この構成ではプラズマ中のイオンのみに限
らずラジカルを含む中性原子・分子をも測定することが
できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、基板電極、イオンエネルギー分析器及び質量分析器
を同一の交番電場または高周波電場に保つことにより高
周波印加基板へ入射するイオンの種類及びそのエネルギ
ー分布が正確に測定できるので、基板上で起こっている
物理・化学的機構を解明する上で大きな威力を発揮する
ことができるようになり、特に半導体や電子部品加工に
用いられている反応性イオンエッチングプロセスの機構
を解明するのに大きな貢献を奏するするものとなり得
る。
ば、基板電極、イオンエネルギー分析器及び質量分析器
を同一の交番電場または高周波電場に保つことにより高
周波印加基板へ入射するイオンの種類及びそのエネルギ
ー分布が正確に測定できるので、基板上で起こっている
物理・化学的機構を解明する上で大きな威力を発揮する
ことができるようになり、特に半導体や電子部品加工に
用いられている反応性イオンエッチングプロセスの機構
を解明するのに大きな貢献を奏するするものとなり得
る。
【図１】 本発明の一実施例を示す概略構成図。
【図２】 Ａは図１の装置における正イオン検出時の電
位状態を示す図。Ｂは図１の装置における負イオン検出
時の電位状態を示す図。
位状態を示す図。Ｂは図１の装置における負イオン検出
時の電位状態を示す図。
【図３】 基板電極に入射した正イオン（Ar+）の測定
例を示すグラフ。
例を示すグラフ。
【図４】 本発明の別の実施例を示す概略構成図。
【図５】 接地電位部に接続された従来のイオンエネル
ギー分析器及び質量分析器の一例を示す概略構成図。
ギー分析器及び質量分析器の一例を示す概略構成図。
【図６】 別の従来例を示す概略構成図。
【図７】 運動方程式によるイオンのシース内挙動の計
算例を示すグラフ。
算例を示すグラフ。
【図８】 シースに入射したイオンのエネルギー入射位
相依存性を示すグラフ。
相依存性を示すグラフ。
【図９】 図７及び図８と同じ条件下でのイオンエネル
ギー分布の計算例を示すグラフ。
ギー分布の計算例を示すグラフ。
１： プラズマ室 ２： プラズマ発生用高周波コイル ４： プラズマ発生用高周波電源 ５： 基板電極 5a： 基板電極のイオン引き込み用開口 ９： 基板バイアス用高周波電源 10： イオンエネルギー分析器 11： イオンエネルギー制御電源 12： 質量分析器 13： 質量分析用制御電源 14： イオン検出器
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマを発生させ、プラズマに接する
開口を備えた基板電極に交番電場または高周波電場を印
加し、基板電極の開口を通ってプラズマ中の正負のイオ
ンをエネルギー分析器及び質量分析器に導き、イオンの
エネルギー及び質量を分析するようにした方法におい
て、基板電極、イオンエネルギー分析器及び質量分析器
を同一の交番電場または高周波電場に保つことを特徴と
する浮遊電位基板入射イオンのエネルギー及び質量分析
法。 - 【請求項２】 プラズマを発生させるプラズマ発生室
と、プラズマ発生室中のプラズマに接する位置に配置さ
れ、プラズマ中の正負のイオンを通す開口を備えた基板
電極と、基板電極の開口を通って入ってきたイオンのエ
ネルギー及び質量をそれぞれ分析するエネルギー分析器
及び質量分析器とを有し、イオンのエネルギー及び質量
を分析するようにした装置において、基板電極、エネル
ギー分析器及び質量分析器のそれぞれの制御電源の基準
電位側を接地電位に対して浮遊状態に保持するように構
成したことを特徴とする浮遊電位基板入射イオンのエネ
ルギー及び質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07715996A JP3550457B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 浮遊電位基板入射イオンのエネルギー及び質量の分析法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07715996A JP3550457B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 浮遊電位基板入射イオンのエネルギー及び質量の分析法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09265937A true JPH09265937A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3550457B2 JP3550457B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=13626024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07715996A Expired - Fee Related JP3550457B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 浮遊電位基板入射イオンのエネルギー及び質量の分析法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550457B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210096310A (ko) * | 2019-03-25 | 2021-08-04 | 아토나프 가부시키가이샤 | 가스 분석 장치 |
| WO2021200773A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | アトナープ株式会社 | プラズマ生成装置 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP07715996A patent/JP3550457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210096310A (ko) * | 2019-03-25 | 2021-08-04 | 아토나프 가부시키가이샤 | 가스 분석 장치 |
| KR20220070339A (ko) * | 2019-03-25 | 2022-05-30 | 아토나프 가부시키가이샤 | 가스 분석 장치 |
| US11557469B2 (en) | 2019-03-25 | 2023-01-17 | Atonarp Inc. | Gas analyzer apparatus |
| US11942312B2 (en) | 2019-03-25 | 2024-03-26 | Atonarp Inc. | Gas analyzer apparatus |
| US12368032B2 (en) | 2019-03-25 | 2025-07-22 | Atonarp Inc. | Gas analyzer apparatus |
| WO2021200773A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | アトナープ株式会社 | プラズマ生成装置 |
| JPWO2021200773A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | ||
| JP2022075719A (ja) * | 2020-03-31 | 2022-05-18 | アトナープ株式会社 | プラズマ生成装置 |
| US11996278B2 (en) | 2020-03-31 | 2024-05-28 | Atonarp Inc. | Plasma generating device |
| US12400849B2 (en) | 2020-03-31 | 2025-08-26 | Atonarp Inc. | Plasma generating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3550457B2 (ja) | 2004-08-04 |
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